中国粉体网讯  随着半导体制程向更高温度发展，传统石英材料性能受限，具备夹层结构的复合石英玻璃应运而生，解决了高温保温与表面洁净度的矛盾。

复合石英玻璃是应用于半导体高温制程、具有“三明治”夹层结构的新型功能性石英玻璃制品。以不透明石英玻璃作为中间层，两侧复合半导体级透明石英玻璃制备而成，中间层含有10-200 μm的大量微气泡，二氧化硅含量≥99.99%，金属杂质含量小于30×10^-6。

它集合了不透明石英玻璃优异隔热反射性能与透明石英玻璃高洁净、抗颗粒脱落的优势，热导率相比纯透明石英玻璃降低30%-40%，抗热震与机械强度和均质石英玻璃相当；大于1000 ℃长期服役性能衰减微弱，规避了乳白石英高温下颗粒脱落污染的缺陷，可用于半导体晶圆扩散、退火、氧化工序的保温筒等热场部件，实现隔热、高纯度、高表面洁净度的协同提升。

四大制备工艺：界面结合是核心技术难点

复合石英玻璃的核心技术难点在于如何实现透明石英玻璃与不透明石英玻璃之间的高强度、高温稳定性与无缺陷界面结合。由于两类材料的热膨胀系数存在差异，且石英玻璃表面能较低，直接贴合难以形成牢固结合的可靠界面。当前，国内外已经形成多种具备理论可行性的制备路线，主要集中在以下四种制备工艺。

表面键合改性法：对石英坯体抛光、清洗，做表面亲水/疏水改性，水溶液贴合，经预键合或低温烧结实现结合。工艺简单成本低；但只适合小尺寸样品，大尺寸易产生层间空洞，抛光精度要求高，适合小批量研发。

真空热压法：将叠放好的石英置于真空炉，高温高压下依靠原子扩散实现界面融合，之后退火消除内应力。界面结合致密强度高；但对温场均匀性要求严苛，大件易翘曲变形，设备昂贵、生产周期长，不利于量产。

氢氧火焰焊接法（最具产业化前景）：利用约2800 ℃氢氧焰加热叠层界面使其熔融，配合工装压力牵引完成复合成型。工艺易调控、可制备大尺寸件，成本较低；缺点是温场控制不当易出现弯曲、空穴缺陷。

等离子体活化法：采用Ar/O₂等离子体刻蚀活化结合面，表面生成硅羟基，低温600-900 ℃退火形成共价键实现键合。键合温度低、界面缺陷少、洁净度高；多用于光学级构件，属于高端重点研究方向。

国内外头部企业布局

在复合石英玻璃领域，主流制备企业包括德国贺利氏、信越化学、日本东曹石英股份和菲利华等，他们的制备技术在市场中占据主导地位。

德国贺利氏

贺利氏自主开发的OM系列复合产品长期处于技术垄断地位，该产品由其独立开发的OM 100系列产品与透明石英HSQ 300系列产品采用独特的界面融合技术熔融制备而成，解决了不同种类石英玻璃透明层与不透明层之间热膨胀系数匹配难的问题。在兼具复合材料高纯度的同时，有效实现复合材料高温隔热性能的大幅攀升；复合材料纯度高，杂质含量小于50×10^-6，且界面结合稳定、缺陷率低，能够满足高温稳定使用的需求，该产品已广泛应用于国际主流半导体设备制造商的热场系统。

图源：贺利氏 用于间歇式炉应用的OM 100石英板材

信越化学

信越化学专利《复合基板和复合基板的制造方法》：提供一种在300℃的工艺后也能保持高电阻的复合基板和复合基板的制造方法。本发明的复合基板的特征在于，其通过在压电材料基板上贴合晶格间氧浓度为2～10ppma的硅（Si）晶片作为支撑基板、在贴合后对压电材料基板进行减薄而制作。压电材料基板特别优选设为钽酸锂晶片（LT）基板或铌酸锂（LN）基板。

日本东曹

东曹则是依托其固有的原料与加工优势，形成了在超薄复合构件方面更具特色的系列产品。

石英股份

PQ1652E新型复合石英玻璃材料，中间为P0052E高纯白色不透明石英材料，保留了其出色的隔热性能；两侧为半导体级透明石英材料，高温区使用规避了乳白材料颗粒脱落的风险，隐定性更高；复合层熔融结合，无空穴；具有出色的冷热加工性能。PQ1652EH是PQ1652E的增强型产品，其铝含量和碱金属含量更低。主要作为隔热和保温材料应用于晶圆制程中。

图源：石英股份 复合石英玻璃

菲利华

菲利华自主研发的高性能复合石英玻璃（牌号FCMQZ）已取得重大成果突破。该材料杂质含量小于20×10^-6，中间层气泡直径分布与国外产品无显著性差异。两侧材料、中间层材料以及厚度可实现定制化开发，产品尺寸覆盖8~12英寸挡片，能够工程化批量供应，可完全实现国产化替代。

图源：菲利华 复合石英玻璃显微结构对比图

结语

复合石英玻璃是半导体热场关键耗材，界面复合工艺、纯度、气泡结构是核心性能指标。海外企业依靠技术积累占据高端市场，国内厂商已实现技术突破与批量供货，但在工艺良率、大尺寸产品稳定性上仍存在短板。伴随半导体产业链国产化推进，国产高纯石英部件需求持续增长，行业发展潜力较大。国内企业需持续优化工艺、提升产品一致性、加速下游认证，以此追赶国际水平，保障半导体供应链材料安全。

参考来源：

各企业官网；国家知识产权局；专利之星

杨勇涛，樊明轩，胡世浩，宋自成，刘俊龙.复合石英玻璃的制造及应用

（中国粉体网编辑整理/九思）

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