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纯度99.999999999%电子级多晶硅量产,意义有多大?
来源:中国粉体技术网    更新时间:2018-06-08 16:41:35    浏览次数:
 

近日,江苏鑫华半导体材料科技有限公司纯度要求达到99.999999999%的电子级多晶硅终于量产,一批集成电路用高纯度硅料出口韩国,同时也向国内部分晶圆加工厂批量供货。这标志着我国半导体集成电路用硅料已经达到国际一流质量标准,也是我国多晶硅制造企业首次向国际市场出口集成电路用高纯度硅料。

 

什么是电子级多晶硅?

 

电子级多晶硅材料是纯度最高的多晶硅材料,是集成电路的关键基础材料,过去中国市场上的集成电路用多晶硅材料基本完全依赖进口。

 

相对于太阳能级多晶硅99.9999%纯度,电子级多晶硅的纯度要求达到99.999999999%。5000吨的电子级多晶硅中总的杂质含量相当于一枚1元硬币的重量。

 

作为集成电路行业的“基石”,电子级多晶硅一直都是国家发展集成电路产业的战略原材料。在此之前世界范围内能完全生产电子级多晶硅产品,只有Wacker、hemlock等企业,关键性的技术主要掌握在德国、日本和美国为首的企业手中。

 

电子级多晶硅产业的下游是硅片制造商,硅片制造商把电子级多晶硅拉成单晶硅,经切片、抛光等处理后的高纯度硅片交付给晶圆代工厂,晶圆厂根据芯片的设计商给出的IC设计生产集成电路裸片(即晶圆),最后晶圆交由封装厂进行封装,至此“芯片”生产完毕,可交由OEM厂进行组装。

 

电子级多晶硅投产意义有多大

 

2015年12月,鑫华半导体由国家集成电路产业投资基金联手保利协鑫共同投资,建设国内首条5000吨半导体集成电路专用电子级多晶硅生产线。2017年11月8日协鑫旗下鑫华半导体正式发布电子级多晶硅产品。

 

鑫华半导体公司第一条生产线的产能为5000吨,可保证国内企业三至五年内电子级多晶硅不会缺货,产品质量满足40nm及以下极大规模集成电路用12英寸单晶制造需求。同时,还将规划再上一条5000吨生产线,以更好地满足国际国内市场。

 

江苏鑫华半导体材料科技有限公司总经理田新表示,鑫华半导体研发团队历经317次电子级多晶硅生产试验,用一年多时间,对629项技术、设备优化改进,以70%的国产设备,系统性解决了杂质释放问题,实现了原料端彻底祛除和控制杂质,并且全球首创采用自动化无接触硅料处理系统

 

鑫华半导体材料科技有限公司副总经理张晓东表示,中国是世界最大电子产品制造国,每年对集成电路器件及芯片需求巨大,但几十年来基本依赖欧美日进口。鑫华电子级多晶硅的自主生产,标志着我国电子级多晶硅突破海外多年技术封锁,填补国家集成电路产业专项一项空白。

 

他说:“鑫华电子级多晶硅的投产,不仅将打破国外技术、市场垄断,填补国内半导体级原材料生产的空白,鑫华公司也将成为继美国Hemlock、德国Wacker之后全球第三大半导体硅材料生产商。”

 

国内高品质多晶硅缺口依然巨大

 

从进口数据分析,2013年至2017年,我国多晶硅进口数量从80653吨逐年攀升至144000吨。2014年,国务院签发了《国家集成电路产业发展推进纲要》,同时成立了国家集成电路产业投资基金,电子级多晶硅迎来重大利好。

 

从近十年的发展状况来看,虽然多晶硅在我国得到长足发展,但高品质多晶硅仍然需要进口。进口数据中所有的分立器件、集成电路用多晶硅和高效光伏电池用多晶硅全部进口,国内高品质多晶硅缺口仍然巨大。

 

国外半导体硅材料生产商

 

德国 Wacker

 

瓦克是光伏领域的先驱企业之一,如今已成为多晶硅生产领域的全球市场领导者。多晶硅这种异常纯净的材料是光伏及半导体领域高级应用的核心原料。

 

瓦克有三个生产基地能够根据统一而持久有效的标准生产高纯多晶硅,并能够对在生产过程中产生的副产品进行高度集成的物料循环利用,使其作为原材料得到回收利用,创造出更多的价值。

 

对半导体组件而言,所用材料的纯度和质量对硅片的效率或产率有着决定性作用。硅片是现代微电子技术和纳米电子技术的基础。用硅制成的电子设备被广泛应用于电脑、智能手机、平板显示器、导航系统、发动机控制系统等众多领域。

 

美国 Hemlock

 

Hemlock半导体在过去的50多年中一直是行业的领导者,为半导体和太阳能晶圆制造提供最高品质的多晶硅。

 

Hemlock半导体集团主要生产多晶硅原料,该公司是美国道康宁公司、信越半导体(Shin-Etsu Handotai )与三菱材料集团(Mitsubishi Materials Corp.)成立的合资企业。

 

2013年11月,多晶硅生产商Hemlock Semiconductor的小股东三菱综合材料公司(Mitsubishi Materials),将其在该公司的股份以2.4亿美元出售给道康宁公司(Dow Corning),道康宁获得Hemlock全部股权。

 

2015年12月,康宁公司方面发布消息确认将其在50%的道康宁股权出售给陶氏化学,估价约为48亿美元现金,以及在道康宁旗下公司Hemlock Semiconductor Group中所持的股份。该交易已经在2016年6月份完成。

 

展望

 

我国电子级多晶硅的研制始于二十世纪五十年代,六十年代中期进入批量生产,至七十年代末改良西门子法的生产技术、工艺已臻成熟。

 

那时尽管生产规模小,设备简陋,但因当时国内需求少,生产的产品基本能够满足国内需求。此后由于国内产量不足、质量不稳定等原因,我国开始大量进口电子级多晶硅。

 

现在鑫华半导体终于量产,甚至有望跻身全球前三大半导体硅材料生产商之列,目前不仅已经向国内部分晶圆加工厂批量供货,而且也有一批集成电路用高纯度硅料出口。未来我国将逐步减少电子级多晶硅进口,助力该领域巨头垄断问题得到缓解。

 

 

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来源:科技日报、芯师爷

编辑整理:粉体技术网
 

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