中國粉體網訊 半導體硅芯片刻蝕過程需使用大量的石英玻璃反應腔和樣品支架，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生嚴重的腐蝕破壞，故應使用耐腐蝕性的石英玻璃材料及制品。
目前，國內當前現有的電熔、氣煉、連熔、CVD或PCVD等工藝技術制備的單一組分石英玻璃材料耐腐蝕性較差，國內半導體制造廠商幾乎全部依賴進口國外產品。
據悉，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體硅片，進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。
據中國建筑材料科學研究總院石英與特種玻璃研究院科研人員的介紹，由于不同工藝技術制備的石英玻璃材料結構等不一致，導致最終腐蝕破壞機理略有差別，如石英玻璃中的Na、K、Ca、Mg、Fe、Cu、Cr、Ni等雜質金屬元素及羥基等的存在，均會破壞石英玻璃的完整[SiO4]4-結構，使結構疏松，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，必須對石英玻璃進行摻雜，以降低石英玻璃在含氟的強腐蝕性環境中的腐蝕速率，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)等極少數公司能夠批量生產抗腐蝕、耐久性石英玻璃，并已廣泛應用于半導體的刻蝕等工藝過程。
賀利氏石英制品
近年來我國半導體集成電路得到了飛速發展，逐步解決了我國的“缺芯之痛”，集成電路芯片陸續替代進口。高純、高性能石英玻璃材料及制品作為半導體集成電路制造過程不可或缺的關鍵配套輔材，近年來在半導體集成電路的大力牽引下也得到了快速發展，但是目前不少高端石英玻璃材料與制品還是依賴進口，嚴重制約著我國半導體集成電路的發展。尤其是半導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口，嚴重影響了我國半導體集成電路的國際競爭力。
因此，針對半導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口等問題，建議國家高度重視、支持和鼓勵國內石英企業聯合半導體刻蝕廠商共同開發該類摻雜耐久性石英玻璃材料與制品，打破國外技術與產品壟斷，替代進口。
資料來源：
聶蘭艦等：半導體刻蝕用耐久性石英玻璃制備及發展現狀，中國建筑材料科學研究總院石英與特種玻璃研究院
（中國粉體網編輯整理/平安）
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