肖特《Solutions》｜看不见的石英玻璃，如何护航高端芯片精密制造？

　　摘要：肖特Ilmasil™熔融石英玻璃凭借高纯度、耐高温、耐化学腐蚀和灵活尺寸定制能力，为高端芯片前道工艺提供可靠支撑。

　　微芯片是现代科技的核心载体。迈入纳米制程时代，芯片制造不仅依赖先进的工艺与设备，也离不开能够耐受严苛环境的高性能基础材料。

　　随着半导体工艺不断演进，制造环境日益严苛，对材料的纯度、稳定性和工艺兼容性提出了更高要求。凭借优异的综合性能，肖特Ilmasil™熔融石英玻璃可用于晶圆外延/扩散、等离子体刻蚀等前道制造环节，为高端芯片的稳定制造提供了重要支持。

　　严苛工况，定义半导体材料高门槛

　　芯片制造是现代工业中对精度和稳定性要求极高的场景。在晶圆前道加工中，部分工序涉及高温、腐蚀性化学介质和高能等离子体，材料性能的微小波动都可能增加制程风险。对此，肖特石英玻璃业务总经理哈特穆特·扎赫尔-马赫伯格(Hartmut Zahel-Mahlberg)表示：“石英玻璃是专为极端工艺环境而设计的材料，它拥有极高的纯度、卓越的耐高温性能以及出色的化学稳定性。”这些特性使石英玻璃能够在严苛工艺环境中保持稳定，并降低杂质污染风险。

　　随着芯片微结构进入纳米尺度，工艺容错空间被压缩至极低水平。哈特穆特用一个直观的比喻说明半导体材料的纯度要求：以1吨材料为例，其中允许存在的杂质总量仅相当于一块方糖。在许多工业领域，这已属于极高纯度;而在先进半导体制造中，它正逐渐成为基本要求，并关系到量产工艺的稳定性。

　　深入前道制程，守护纳米级精密工艺

　　石英玻璃虽不会成为成品芯片的一部分，却广泛应用于半导体前道制造。无论芯片最终应用于手机、个人电脑还是汽车，在等离子体刻蚀、外延、扩散及其他晶圆加工环节，石英部件均凭借耐高温、耐化学腐蚀和低污染等特性，为工艺稳定运行提供支持。

　　等离子体刻蚀通过物理与化学作用选择性去除晶圆表面材料，形成纳米级结构。若石英部件含有杂质、微缺陷或稳定性不足，可能引发污染并加剧工艺波动，影响刻蚀一致性和良率。Ilmasil™的高纯度、耐高温性能和化学稳定性，有助于减少上述风险、提升制程可重复性。

　　先进等离子体熔融工艺，兼顾效率与灵活性

　　面对持续升级的制程要求，石英材料需要在纯度、耐热性、化学稳定性和尺寸精度之间实现更高水平的平衡。肖特Ilmasil™熔融石英玻璃采用行业独有的等离子体熔融工艺，专为半导体行业严苛的应用场景研发制造。

　　据哈特穆特介绍，等离子体熔融工艺是Ilmasil™的核心差异化优势，可一步制成厚壁空心石英圆筒，即石英坯料。此后，石英坯料可进一步加工为管材、圆柱体或定制石英部件，为多样化的设备需求提供支持。

　　与此同时，Ilmasil™支持灵活的尺寸定制，可根据不同设备与制程需求，按需调整外径、内径和壁厚等参数。近净成形的材料可以减少不必要的后续加工，在提高设备适配性的同时兼顾成本与效率。

　　持续材料创新，赋能下一代半导体升级

　　AI与高性能计算芯片的快速迭代，对半导体材料在纯度、稳定性、可重复性与尺寸适配等维度提出了更高要求。在哈特穆特看来，材料创新将是推动半导体工艺持续演进的核心驱动力。当前，行业的关注往往集中在晶体管数量与运算速度上，支撑芯片制造的石英材料则较少进入公众视野。面向更前沿的制造需求，肖特将持续推进石英玻璃技术创新，开发纯度更高、稳定性和可靠性更强的材料解决方案，为下一代高端芯片制造夯实材料基础。