中国硅材料产业现状分析

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1、中国硅材料产业现状分析有研半导体材料股份有限公司供稿硅材料是制造半导体器件和太阳能电池的关键材料，面对着两个发展着的产业，一个是半导体产业，一个是太阳能光伏产业。半导体产业已经从原来周期性大起大落，平均增速达17%左右，步入一个增速减缓、起伏不大的新时代。而光伏产业正处在以平均30%的年增长速度迅猛发展的时代。作为这两大产业的主要原料，多晶硅紧缺的局面近期内仍将持续。1半导体硅片产业（1）全球半导体硅产业全球硅片材料生产，主要集中在日、美、德三国，其他还有韩国、马来西亚、芬兰、中国大陆和中国台湾地区。生产的硅片主要有抛

2、光片、外延片、回收片、SOI片及非抛光片等。根据SEMI硅制造商团体(SEMISMG)最新统计,2007年世界半导体用硅片的产量为86.61亿平方英寸（1英寸=25.4毫米）销售额为121亿美元，产量和销售额增长率分别为8%和21%。世界硅片出货量经历了连续6年的增长。2002-2007年世界硅片的产量和销额如表1所示：表12002-2007年世界硅片的产量和销售额200220032004200520062007销售额/亿美元555873791001212产量/亿英寸46.8151.4962.6266.4579.968

3、6.61其中:抛光片35.2138.2146.57外延片9.4311.1113.6314.4418.21非抛光片2.172.262.422.252.54注：抛光片包括正片、陪片，但不包括回收片。从表1可见，在全球硅硅片总交货面积中抛光片约占75%，硅外延片约占120%，而区熔硅片仅占5%左右。硅外延片数量约为硅抛光片的1/3，而价格约为其1.5倍以上。全球硅片市场在2005年以前为四大和三小厂商所控制，四大即信越、SUMCO、MEMC、瓦克，而三小为小松、东芝陶瓷、LG。2006年SUMCO和小松合并，四大厂商的份额已

4、占全球硅片80%以上。四大硅片厂商规模都很大，年销售额都在10多亿美元以上，最大的信越公司年销售额更在30亿美元以上。为保证长期安全生产，四大厂商背后均有财力更大的公司或财团支持，并且为保证自己原材料多晶硅的供应都在多晶硅的生产上占有一定股份。由于半导体硅片领域门槛较高，存在经济和技术上的挑战，近期不大可能有新的大公司进入该领域。而另一方面，从事小直径硅片和其他适当市场的许多小公司也会进入该领域,但这不会改变半导体硅片市场总的格局。日本是世界硅片最大的生产国，所生产的硅片占世界硅片市场份额60%以上。硅片按直径分为4英

5、寸、5英寸、6英寸、8英寸和12英寸等规格。随着历史的发展，1980年代是4英寸硅片占主流，1990年代6英寸占主流，2000年代8英寸占主流，但目前正在从8英寸向12英寸过渡，12英寸硅片增长成为硅片市场增长的主要动力。2000年12英寸硅片在世界硅片中仅占1%，2003年占7%，2005年占20%，预计到2008年将占30%，而8英寸将下降到54%，6英寸将占11%。近年来，硅材料加工技术取得了许多重要进展。硅晶体生长方面最重要的进展之一是12英寸硅单晶生长技术已经成熟。世界主要硅单晶生产商，包括信越、SUMCO、

6、MEMC、瓦克等均采用适合于12英寸硅单晶生长的单晶炉，大都采用磁场直拉法，每炉装料量达300-350公斤，主要应用28或32英寸坩埚和热场进行硅单晶生产。其主要前沿技术包括：21）热场设计技术，即利用计算机模拟技术，模拟晶体生长时热场的温度及其梯度的分布情况，达到晶体质量的改善；2）热屏技术，即利用热屏减少热辐射和热量损失，减少热对流，加快蒸发气体的挥发，加快晶体的冷却；3）双加热器技术，即利用上、下两加热器，保证固液界面有合适的温度梯度；4）磁场技术，即应用磁场控制熔体的对流、抑制熔体表面温度的起伏和降低硅单晶体内

7、间隙氧的浓度；5）籽晶技术，由于大直径硅单晶的重量愈来愈重，开发出二次抓肩技术、无缩颈籽晶技术等。此外，也开发出直拉单晶的再装料和连续加料技术。硅晶体生长方面另一重要进展是有效控制了晶体中原生颗粒（COP）缺陷的形成。COP缺陷的尺寸在100纳米左右，在8英寸硅片中早已存在，但随着线宽变小到100纳米以下时，这个问题变得更加突出。由于COP缺陷会引起栅极氧化物完整性的退化和隔离的失效，MEMC公司首先开发了这种技术，之后其他主要硅片制造厂商也开发出类似技术。这些技术根据最佳拉晶速率和固-液交界面处的最佳温度，在晶锭的整

8、个长度和直径上抑制两类高度有害缺陷的形成。用这些技术拉制的硅单晶制备的硅抛光片可完全满足器件的要求，因而大大提高了器件的成品率，降低了成本。在硅片加工方面，12英寸硅单晶抛光片加工技术已经成熟。信越公司从1996年开始，随后其他主要硅片生产商都加入12英寸硅片加工技术的开发。这些技术包括：1）线切割技术，可以大批量切割出硅片，大大