9月1日,石英股份公司回应“6N砂量产问题”称:“公司合成石英砂研发进展顺利目前处于中试量产阶段当前仅供自用,以后的产量将根据市场需求及订单情况动态调整。”


早在2024年,石英股份向公众透露,合成石英砂凭借其纯度优势,将与天然高纯石英砂在应用场景上有所差异。公司已储备相关合成石英砂技术。



01

量产合成高纯石英砂的企业


5月28日,无锡光未半导体材料有限公司宣布7N级超高纯石英砂项目正式量产。


6月23日,中硅工业集团已完成6N级以上超高纯石英砂大规模生产工艺设计,并掌握了11N半导体单晶硅制备技术。


8月1日,弘扬石英官微宣布,实现了从天然石英矿提纯到高纯化学合成的重大技术跨越,构建了从前驱体技术、化学合成工艺、核心装备开发到应用验证的全链条技术矩阵,成功研发并量产具有完全自主知识产权的7N级(99.99999%)合成石英砂。


02

制备合成石英材料的技术路径


化学气相沉积(CVD)法


化学气相沉积工艺是将含硅的卤化物(如四氯化硅SiCl₄)在氢氧焰中高温水解,生成二氧化硅气相分子,然后凝聚成极细的纳米级球形颗粒,沉积在基体表面形成高纯合成石英玻璃。




CVD合成石英玻璃的特性为金属杂质含量低、紫外透过率高、光学均匀性高、耐辐照性能优越等,但由于原料高温水解产生众多水分,羟基含量一般在1‰以上。目前,国际上只有美国康宁、德国贺利氏等公司具备批量生产大尺寸高性能CVD工艺石英玻璃的能力。


等离子体化学气相沉积(PCVD)法


等离子体化学气相沉积(PCVD)工艺通过无氢洁净电感耦合高频等离子体火焰代替氢氧焰作为热源形成高温气氛。载料气体将高纯SiCl4原料代入等离子体火焰发生热解氧化反应,生成的SiO2微粒沉积在基杆上熔融呈玻璃态得到透明的石英玻璃。



间接合成法


CVD和PCVD等工艺都属于“直接法”,即在高温下由原材料直接制得石英玻璃,也称为“一步法”工艺。间接合成法是将此过程划分为两个工序,包括SiO2粉末体的沉积和烧结,因此也称为“两步法”工艺。粉末体沉积的温度环境比CVD工艺低很多,形成的是低密度的SiO2粉末体。之后将粉末体进行烧结,其中可包含掺杂、脱水、脱气等工序,最后实现玻璃化。


相比于直接法,间接合成法的优势在于沉积速度快、成本低、易掺杂和脱羟,适合深紫外透过、高抗激光损伤石英玻璃的制造,可用于光刻和激光技术领域。


溶胶-凝胶法


溶胶-凝胶法是以硅醇盐(如正硅酸乙酯TEOS)为原料,在催化剂作用下水解和缩合,形成二氧化硅溶胶,进一步陈化形成凝胶,再经过干燥和热处理得到超细二氧化硅粉末。这种方法生产的产品纯度高、粒径均匀,但工艺流程长,成本高,产量相对较小。多用于制备特种石英玻璃、光学涂层和实验室研究。


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