中國粉體網(wǎng)訊  半導(dǎo)體硅芯片刻蝕過程需使用大量的石英玻璃反應(yīng)腔和樣品支架，由于刻蝕過程需使用HF溶液或CF4等含氟氣體，氟離子會對石英玻璃產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕破壞，故應(yīng)使用耐腐蝕性的石英玻璃材料及制品。

目前，國內(nèi)當(dāng)前現(xiàn)有的電熔、氣煉、連熔、CVD或PCVD等工藝技術(shù)制備的單一組分石英玻璃材料耐腐蝕性較差，國內(nèi)半導(dǎo)體制造廠商幾乎全部依賴進(jìn)口國外產(chǎn)品。

據(jù)悉，早期，日本采用氧化鋁陶瓷、釔鋁石榴石和氮化鋁陶瓷等材料作為刻蝕用輔材，但是上述材料制造用原料純度有限、可加工性差，而且陶瓷類材料存在晶粒，被腐蝕脫落過程會污染半導(dǎo)體硅片，進(jìn)而降低硅片刻蝕的成品率等。針對上述問題，日本和德國等廠商均提出利用石英玻璃材料制作刻蝕反應(yīng)腔和樣品支架等，但是該材料為非普通高純石英玻璃材料。

據(jù)中國建筑材料科學(xué)研究總院石英與特種玻璃研究院科研人員的介紹，由于不同工藝技術(shù)制備的石英玻璃材料結(jié)構(gòu)等不一致，導(dǎo)致最終腐蝕破壞機(jī)理略有差別，如石英玻璃中的Na、K、Ca、Mg、Fe、Cu、Cr、Ni等雜質(zhì)金屬元素及羥基等的存在，均會破壞石英玻璃的完整[SiO4]4-結(jié)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)疏松，致使氟離子更易侵蝕石英玻璃而遭破壞。

為了滿足石英玻璃的腐蝕耐久性要求，必須對石英玻璃進(jìn)行摻雜，以降低石英玻璃在含氟的強(qiáng)腐蝕性環(huán)境中的腐蝕速率，提高其耐久性。目前，國際上僅有德國賀利氏（Herseus）和日本東曹石英(Tosoh Quartz)等極少數(shù)公司能夠批量生產(chǎn)抗腐蝕、耐久性石英玻璃，并已廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體的刻蝕等工藝過程。

賀利氏石英制品

近年來我國半導(dǎo)體集成電路得到了飛速發(fā)展，逐步解決了我國的“缺芯之痛”，集成電路芯片陸續(xù)替代進(jìn)口。高純、高性能石英玻璃材料及制品作為半導(dǎo)體集成電路制造過程不可或缺的關(guān)鍵配套輔材，近年來在半導(dǎo)體集成電路的大力牽引下也得到了快速發(fā)展，但是目前不少高端石英玻璃材料與制品還是依賴進(jìn)口，嚴(yán)重制約著我國半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展。尤其是半導(dǎo)體硅芯片刻蝕過程用摻雜耐久性石英玻璃長期大量依賴進(jìn)口，嚴(yán)重影響了我國半導(dǎo)體集成電路的國際競爭力。

因此，針對半導(dǎo)體硅芯片刻蝕過程用石英材料與制品容易被腐蝕、穿孔、使用壽命短和依賴進(jìn)口等問題，建議國家高度重視、支持和鼓勵國內(nèi)石英企業(yè)聯(lián)合半導(dǎo)體刻蝕廠商共同開發(fā)該類摻雜耐久性石英玻璃材料與制品，打破國外技術(shù)與產(chǎn)品壟斷，替代進(jìn)口。

資料來源：

聶蘭艦等：半導(dǎo)體刻蝕用耐久性石英玻璃制備及發(fā)展現(xiàn)狀，中國建筑材料科學(xué)研究總院石英與特種玻璃研究院

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

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