为什么微纳加工对石英片的需求增加了？

在微纳加工领域，石英片的需求近年来显著增长，主要归因于其独特的物理化学特性与尖端技术发展的适配性。

1. 石英的核心优势

石英（SiO₂）相比普通玻璃或硅片具有以下不可替代的特性：

超高纯度与化学稳定性：耐强酸（HF除外）、强碱和高温（软化点~1600℃），适合苛刻的湿法/干法刻蚀环境。

极低热膨胀系数（0.55×10⁻⁶/℃）：与硅（2.6×10⁻⁶/℃）接近，减少热应力，适合高温工艺（如晶圆键合）。

优异的光学性能：紫外到近红外波段高透光率（>90%），且无荧光背景，是光刻掩膜版和光学器件的理想材料。

2. 驱动需求增长的关键应用

（1）光刻技术（Lithography）的演进

EUV光刻掩膜版：极紫外光刻（13.5 nm）要求掩膜基板近乎零缺陷，石英的低热膨胀和高表面平整度（<0.5 nm RMS）可减少图形畸变。

深紫外（DUV）与i线光刻：石英对248 nm（KrF）和365 nm（i线）光的高透过率提升曝光效率。

（2）MEMS与传感器封装

透明封装盖板：石英的化学惰性可保护MEMS结构（如加速度计、微镜）免受湿气腐蚀，同时允许光学信号穿透（如红外传感器）。

阳极键合（Anodic Bonding）：石英与硅的键合界面气密性优于玻璃，适用于高可靠性器件。

（3）微流控与生物芯片

生物兼容性：石英表面易修饰（如硅羟基活化），适合DNA微阵列、器官芯片等生物检测。

耐溶剂性：可承受微流控芯片中常用的有机溶剂（如PDMS固化剂）。

（4）光子集成电路（PIC）

低光学损耗：石英波导的传播损耗（<0.1 dB/cm）远低于硅基波导，是高速光通信器件的关键材料。

与硅光子学的异质集成：石英-on-Si结构可实现低噪声光互联。

3. 工艺适配性需求

高精度刻蚀：石英的干法刻蚀（如CF₄/CHF₃等离子体）需高选择比掩膜（如Cr或Ni），推动高均匀性石英片的开发。

纳米级平坦化：化学机械抛光（CMP）要求石英表面粗糙度<0.2 nm，以满足EUV掩膜要求。

4. 市场与技术趋势

半导体技术节点推进：3 nm以下制程依赖EUV光刻，石英掩膜版需求激增（据SEMI统计，2023年市场规模超15亿美元）。

新兴领域需求：量子器件（如离子阱）需要超低热噪声石英基底；柔性电子采用超薄石英（<100 μm）作为临时载体。

石英片需求的增长本质上是 “性能驱动” 和 “工艺刚需” 共同作用的结果：

l  技术升级：EUV光刻、硅光子学等先进技术依赖石英的极限性能。

l  可靠性要求：生物、航天等领域对材料稳定性的严苛标准。

l  替代难度：尚无其他材料能同时满足光学、机械与化学性能的平衡。

未来，随着异质集成和量子技术的发展，石英片在微纳加工中的地位将进一步巩固。