例如，柴可拉斯基法用于制备半导体单晶硅。许多半导体公司也坚持使用斯普鲁斯帕恩的石英砂，因为较少的杂质可以保证晶圆本身的纯度，从而达到理想的电导率。
在半导体制造领域，可以说没有光刻机什么都做不了。即便如此，有了制造设备，没有材料的支撑，也无法制造出核心。今天我们就来说说半导体材料中的高纯石英。
石英作为一种天然矿物，化学性质稳定，熔化温度高。高纯石英不仅是高端石英产品的原料，也是半导体行业的AO4614BL基础材料之一。然而，并不是每个石英都可以用于半导体领域，杂质的纯度必须低于10ppm，这意味着其二氧化硅含量应做到99.999%（5N）或99.998%（4N8）以上。
半导体的高纯石英是什么意思？
在半导体行业中，高纯石英是最重要的材料之一，尤其是在晶圆制造阶段。例如，柴可拉斯基法用于制备半导体单晶硅。首先，将半导体多晶硅放入坩埚中，加入杂质加热至熔融状态。然后将其放入晶体中，开始晶体生长过程。通过直接拉法，获得圆柱形单晶硅晶锭，最后将其切割成晶圆。在这个过程中，坩埚通常由高纯石英玻璃制成，因为为了为这一步提供足够的纯度和耐热性，首选的是不引入杂质和高熔点的高纯石英。
其次，除了光刻之外，还有扩散和蚀刻这两个冰和火的前道工序，也使用高纯石英材料。例如，高纯石英环和石英保护罩用于低温蚀刻工艺，而高温扩散工艺用于高纯石英管和石英船。因此，半导体设备公司，特别是蚀刻设备公司，如应用材料、LamResearch和东京电子，必须在使用前对高纯石英材料进行认证。
全球储备高纯石英砂
世界上只有美国、挪威、中国、俄罗斯和澳大利亚等少数国家能够制备高纯石英砂。然而，在这些石英产区中，也有产量和纯度。如果你想大规模生产5N级石英砂，你对材料产地本身有一定的需求，世界上只有少量的矿脉可以满足需求。例如，世界上纯度最高、出货量最大的石英矿是美国的斯普鲁斯派恩。
该地区的矿床不仅规模大，而且杂质少，矿石质量稳定。目前，TQC和Covia/硅比科主要由两家公司开采。许多半导体公司也坚持使用斯普鲁斯帕恩的石英砂，因为较少的杂质可以保证晶圆本身的纯度，从而达到理想的电导率。
国内高纯石英砂的现状
中国的江苏和其他省份也有一些石英矿。然而，中国的石英矿在纯度和规模上并不比美国的石英矿好。因此，对于用于半导体的高纯石英砂，存在两大困难。首先，石英的纯度不够。半导体使用的5N石英砂需要更复杂的净化过程；其次，石英矿的规模限制了产量，导致绝大多数高纯石英砂仍然依赖于从美国、挪威和其他国家进口。
以石英集团和阿维达科为例，这两家美国制造商占亚太地图高纯石英砂份额的近80%。美国也成为世界上最大的高纯石英砂出口国，而缺乏丰富高纯石英砂资源的半导体国家也成为这些资源的主要买家，因此，一些国内制造商以高价购买高纯石英砂生产高纯石英产品。
然而，中国没有能力批量生产5N石英砂，太平洋石英是世界上为数不多的高纯石英砂供应商之一。太平洋石英位于中国最大的石英砂产区连云港，控制着中国最大的高纯石英砂产量。此外，太平洋石英不断通过东京电子的扩散和蚀刻石英材料认证，也通过了Lamsearch的蚀刻石英认证。由于半导体需求的不断扩大，太平洋石英还计划在2022年完成6000吨/年半导体石英产品的产能扩张。
然而，在中国，4N级石英砂的大规模生产已经开始成形。这种石英砂主要用于光伏领域，其高纯石英坩埚也可用于太阳能单晶硅的制备。此外，国内石英砂的大部分成本在材料成本中所占比例不高，因此可以创造很大的价格优势。
一般来说，高纯石英材料在总材料成本中所占的比例并不是最大的，但它确实是必须花费的钱。为了节省成本，最好的方法无疑是从供应链开始，牢牢掌握自己手中的供应链是明智的。因此，加快相关净化技术的研发，与国内外设备制造商进行相关认证，加强高纯石英矿床的生产能力，是国内高纯石英在半导体领域崛起的前提。