中國高純石英供應商江蘇太平洋石英(Pacific Quartz)在半導體材料國產化上取得新進展:其高純石英產品已通過一家中國DRAM製造商的認證,可用於300毫米晶圓生產。此前,該公司自2019至2020年起已向泛林研究(Lam Research)和東京電子(Tokyo Electron)等領先晶片裝置商供應超高純石英耗材,包括LPCVD擴散管、晶圓舟、石英錠、石英板和高純石英管。
據主持人TP Huang在其China Tech Talk播客中的分析,這家通過認證的DRAM製造商很可能是長鑫儲存(CXMT)。若屬實,這意味著一套從太平洋石英提純的高純石英砂,到加工成半導體爐管材料,再進入DRAM晶圓廠的國內供應鏈已初步成形。
不過,這一突破的適用範圍需要釐清。太平洋石英的元件用於矽片製成之後的半導體生產裝置環節,其純度通常在4N5至5N(約99.995%至99.999% SiO₂)之間,足以滿足工藝裝置的需求。而真正決定晶片地基的矽錠,必須在由高純熔融石英制成的坩堝中生長,這類坩堝要求超過99.999%(5N+)的SiO₂純度,且對單個關鍵汙染物的限制更為嚴苛。
目前,能夠穩定供應這種坩堝級高純石英的,只有位於美國北卡羅來納州Spruce Pine的Sibelco和The Quartz Corp.,以及俄羅斯的Russian Quartz LLC(後者僅能提供有限產量)。中國廠商尚無法生產足以生長9N至11N純度矽錠的坩堝。
半導體爐管通常由約5N級高純熔融石英制成,對電活性與可移動汙染物的限制極為嚴格,因為這些雜質可能遷移到高溫矽片上,改變電晶體特性,最終導致缺陷並降低良率。太平洋石英的產品能夠滿足這一層級的要求,說明其在裝置耗材領域已具備競爭力。
但坩堝環節的差距依然顯著。矽錠生長對石英純度的要求遠高於裝置耗材,而Spruce Pine的礦源在全球範圍內具有近乎壟斷的地位。這意味著,即便中國在裝置耗材上逐步實現國產替代,晶片製造最上游的矽片環節仍受制於美國供應。
從產業鏈角度看,太平洋石英的進展對國內DRAM製造商降低耗材進口依賴有積極意義,但距離打破美國在坩堝級高純石英上的壟斷仍有距離。未來能否在坩堝領域取得突破,將取決於中國能否找到並提純出滿足9N以上要求的石英礦源,以及相關工藝的成熟速度。目前來看,這一問題的答案尚不明朗。