国际(国内)半导体硅材料的发展

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1、国际（国内）半导体硅材料的发展中国电子材料行业协会半导体材料分会秘书长朱黎辉教授/研究员2011年3月2目录：一.半导体硅材料在国民经济中的作用与地位二.国际半导体硅材料的发展概况三.硅太阳能电池用多晶硅内在纯度的重要性四.我国半导体硅材料的发展概况五.对我国发展半导体硅材料的几点浅见3一.半导体硅材料在国民经济中的作用与地位（一）在电子信息技术、产业中的应用。能源、信息、材料是人类社会的三大支柱。半导体硅（多晶、单晶）材料则是电子信息产业（尤其是集成电路产业）和新能源、绿色能源硅光伏产业的主体功能材料，硅材料的使

2、用量至今仍然占全球半导体材料的95%以上，是第一大电子功能材料，且早已是一种战略性的物资和产业。半个世纪以来，美、日、德等国际十大公司一直垄断着半导体硅材料的技术、市场和售价，对我国进行封锁，严重地制约着我国现代化的进程。硅占地壳的四分之一，是地球上丰度最高的元素之一。我国已发现了高品位的硅（水晶、SiO2）矿140亿吨以上，一万年也用不完。人类社会已进入了信息社会，进入了网络文明时代。在全球信息化、经济全球化和区域经济一体化的进程中，以通信业、计算机业、网络业、家电业为代表的信息技术、信息产业获得了迅猛发展。信息产

3、业早已成为了每个发达国家的第一大产业。进入二十一世纪以来，我国的信息产业也已快速超过传统产业而成为国民经济中的第一大产业和对外出口创汇的支柱产业。以2008年为例：我国电子信息产业销售总值达6.3万亿元，工业增加值约1.5万亿元，出口创汇额达5218亿美元，占全国外汇出口总额的36.5%。我国已成为全球最大的电子信息产品制造基地。从2003年开始我国的电子信息产业规模已超过日本而跃居世界第二位，仅排在美国之后。45半导体工业（尤其是集成电路工业）是信息产业的基础和核心，是国民经济现代化与信息化建设的先导与支柱产业，是

4、改造和提升传统产业及众多高新技术的核心技术。而半导体硅（单晶）材料则是半导体工业的最重要的主体功能材料，是第一大功能电子材料，至今全球硅材料的使用仍占半导体材料总量的95％以上，而且国际集成电路（IC）芯片及各类半导体器件的95％以上也是用硅片制造的（请见表1.硅的主要器件应用）。硅材料、硅器件和硅集成电路的发展与应用水平早已成为衡量一个国家的国力、国防、国民经济现代化及人民生活水平的重要标志。鉴于其在一个独立国家中的这种战略地位，因此多年来，各发达国家和地区都投以巨资发展硅材料，硅器件和硅集成电路。6表1.硅的主要

5、器件应用材料种类制作的器件应用状态与说明CZ单晶二极管、晶体管、SOLAR切、磨片CZ单晶双极IC，MOS、CMOSIC（吸除）抛光片MCZ单晶CCD，高集成度IC（双面）抛光片FZ单晶电力电子器件：SR、SCR、MCT、BCT、LTT；GTR、GTO、SITH、IGBT、PIN、PIC、SMARTPOWER、SOLAR切、磨片；抛光片薄层硅外延片双极IC，MOS、CMOSIC高集成度时用高阻厚层硅外延片VDMOS、IGBT、GTR、SIT、BSIT新型电力电子器件用SOI（SGOI）片SOI（SGOI）-IC材料与

6、器件正在高速发展非晶硅薄膜SOLAR、TFT-LCD金属或玻璃衬底注：MOS-金属、氧化物、半导体；CMOS-互补MOS；CCD-电荷耦合器件；SR-整流器；SCR-可控硅；MCT-MOS晶闸管；BCT-双向晶闸管；LTT-光控晶闸管；GTR-巨型晶体管；GTO-电路关断晶闸管；SIT-静电感应晶体管；BSIT-双极型静电感应晶体管；SITH-静电感应晶闸管；PIN-高反压光电二极管、探测器；PIC-功率集成电路；SMARTPOWER-智能型功率器件；VDMOS-纵向双扩散MOS器件；TFT-LCD－薄膜液晶；SOI

7、（SGOI）-IC-绝缘体上半导体材料（Si、Ge）与电路；SOLAR—太阳能电池7（二）在新能源、可再生能源、绿色能源硅光伏产业中的应用。随着地球上矿物能源（煤、天然气、石油、铀）的加速消耗所造成的“能源危机”不断加剧及传统能源消耗所产生的二氧化碳等温室气体对环境压力的不断加重。开发新能源、可再生能源、绿色能源已成为人类社会今后的重大课题，其中利用太阳能发电的硅太阳能电池的研究与生产是最具前途的科技之一。因此，半导体硅材料的研究与生产又进入了新的发展期。我国的能源消耗是以煤为主的，但我国的煤只能开采约80年了，我国

8、已成为世界最大的碳排放国；且随着现代化建设的进程，我国已成为世界上第二大石油消耗国和输入国，能源压力将日趋严重，能源安全问题早已提到议事日程上，因此大力加速发展可再生能源硅光伏产业及其基础材料－高纯半导体硅（多晶、单晶片）材料已成为当务之急。与建硅集成电路生产线相比，建设硅太阳能电池生产线其投资强度与技术难度的门槛都较低，比较合乎我国的国情，加