材料
熔融石英玻璃
高纯度非晶态二氧化硅玻璃，具有卓越的热稳定性和超低热膨胀系数——半导体工艺零部件的核心材料。
什么是熔融石英玻璃？
熔融石英玻璃——又称熔融二氧化硅——是二氧化硅（SiO₂）的非晶态（非结晶）形式，由高纯度石英晶体或合成硅化合物在超过1700°C的高温下熔融制成。与硼硅酸盐玻璃不同，熔融石英几乎不含金属氧化物，具有独特的综合性能：
- 极高热稳定性 — 软化点高于1683°C
- 极低热膨胀 — 热膨胀系数仅0.55 × 10⁻⁶/°C，约为不锈钢的1/15
- 优良紫外透过性 — 透过波段150 nm至3500 nm
- 优异化学稳定性 — 除氢氟酸及热磷酸外，耐几乎所有酸侵蚀
- 超低金属污染 — 对半导体工艺中防止晶圆污染至关重要
可供牌号
图冠半导体备有并可加工三种主要熔融石英牌号，各适用于不同纯度和性能要求：
一级 · 天然熔融石英
| 性能指标 | 数值 |
|---|---|
| SiO₂ 纯度 | ≥ 99.99% |
| OH 含量 | < 30 ppm |
| 总金属杂质 | < 20 ppm |
| 最高使用温度 | 1150°C 连续 / 1400°C 短期 |
| 热膨胀系数 | 0.55 × 10⁻⁶/°C |
| 软化点 | 1683°C |
| 退火点 | 1120°C |
| 折射率（589 nm） | 1.4585 |
| 密度 | 2.20 g/cm³ |
适用场景： 标准扩散管、炉管内衬、1150°C以下工艺晶舟。等效于 Momentive GE-124 / Heraeus F300 / Tosoh ES 牌号。
二级 · 合成熔融石英（高纯）
| 性能指标 | 数值 |
|---|---|
| SiO₂ 纯度 | ≥ 99.9999% |
| OH 含量 | 800–1200 ppm（标准湿法）/ < 1 ppm（干法） |
| 总金属杂质 | < 50 ppb |
| 最高使用温度 | 1200°C 连续 |
| 核心优势 | 超低痕量金属污染 |
适用场景： CVD 腔体、湿法刻蚀零件、清洗槽，以及任何对 ppb 级痕量金属零容忍的应用场合。等效于 Momentive HPFS 7980 / Heraeus Suprasil 牌号。
三级 · 不透明（乳白）熔融石英
| 性能指标 | 数值 |
|---|---|
| SiO₂ 纯度 | ≥ 99.9% |
| 外观 | 半透明/乳白色 |
| 红外反射率 | > 90% |
| 最高使用温度 | 1100°C |
适用场景： 隔热屏、晶舟支架及需要高红外反射率而非光学透明度的隔热零部件。
物理与光学性能
| 性能指标 | 数值 | 测试标准 |
|---|---|---|
| 密度 | 2.20 g/cm³ | ISO 1183 |
| 维氏硬度 | ~600 HV | ISO 6507 |
| 弹性模量 | 73 GPa | — |
| 泊松比 | 0.17 | — |
| 热导率 | 1.38 W/(m·K)（20°C） | — |
| 介电常数 | 3.75（1 MHz） | — |
| 紫外透过率（200 nm） | > 90%（2 mm 厚） | — |
| 双折射率 | < 5 nm/cm（退火后） | — |
半导体制造中为何选用熔融石英？
半导体晶圆制造对工艺零部件提出了苛刻要求：
- 热循环耐受性 — 扩散炉从室温反复升至1000–1200°C；石英超低的热膨胀系数可防止热冲击开裂。
- 金属纯度 — 工艺管材料即使 ppb 级污染也会在硅中引入复合陷阱，造成器件寿命下降。天然熔融石英总金属量 < 20 ppm；合成二氧化硅达到 < 50 ppb。
- 化学惰性 — 工艺气体（O₂、N₂、Cl₂、HCl）及清洗化学品（HF、H₂SO₄、HCl）在正常工艺条件下不与 SiO₂ 反应。
- 尺寸稳定性 — 在1000°C连续工况下，石英的尺寸稳定性远优于金属或高分子材料。
我们的熔融石英加工能力
图冠半导体对熔融石英坯料和管料实施以下工艺：
| 工艺 | 可达指标 |
|---|---|
| CNC 外圆/内圆磨削 | 公差 ±0.01 mm |
| 平面磨削与研磨 | 平面度 < 0.002 mm |
| 精密切割（金刚石线切割） | 厚度 ±0.02 mm |
| CNC 钻孔 | 孔径 ±0.01 mm，位置度 ±0.02 mm |
| 光学抛光 | Ra < 0.05 μm，面型精度 λ/4 |
| 熔接焊接 | 氦检漏率 < 1×10⁻⁹ mbar·L/s |
| 火焰弯管/扩口 | 壁厚均匀性 ±10% |
| 退火处理 | 双折射 < 5 nm/cm |
熔融石英典型产品
- 扩散管及炉管内衬 — 直管、法兰管或铃口管
- 晶舟 — 卧式与立式，兼容4英寸至12英寸晶圆
- 聚焦环与刻蚀环 — 严格公差等离子体面零件
- 钟罩与穹顶 — CVD 及外延反应腔体封罩
- 观察窗与视窗 — 光学抛光平面或曲面
- 清洗槽 — 兼容 HF/SC-1/SC-2 湿法清洗槽体
- 气体喷射器与喷淋头 — 精密多孔气体分配装置
认证与质量文件
每批熔融石英零部件随附：
- 材料证书（含 XRF/ICP-OES 纯度数据）
- 尺寸检验报告（溯源至校准三坐标测量机）
- 表面状态报告（粗糙度 + 清洁度）
ISO 9001、RoHS、REACH 符合性声明可按需提供。