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2023-07-19 16:43

高端硅基材料的“短板”：区熔用多晶硅材料

来源：世展网分类：粉体工业行业资讯 2023-06-03 10:06 阅读：8236

2024年上海国际粉体材料及加工装备展览会CPB

2024-11-19-11-21

距离3天

日前，工信部印发2023年第一批行业标准制修订和外文版项目计划的通知，涉及《区熔用多晶硅材料》《电子级乙硅烷》《半导体材料掺杂用扩散膜》等众多新产业标准项目。

2023年第一批新产业标准项目计划表-区熔用多晶硅材料

区熔用多晶硅材料

多晶硅可以分为太阳能级和电子级，太阳能级多晶硅是作为太阳能产业研发产业链的原料，用来铸锭或者拉单晶硅棒，生产成为太阳能的电池板。电子级多晶硅是制备集成电路的关键基础材料，是发展国家集成电路产业的战略原材料，主要用于一些电子设备和芯片中。区熔级多晶硅是电子级多晶硅的高端产品，是区熔用硅单晶片的核心原料，有”皇冠明珠“之美誉，具有氧含量低，且少子寿命高、电阻率高等特点，产品主要用于电子芯片、大功率整流器件和大功率晶体管等领域。

区熔多晶硅生产工艺技术

电子级多晶硅生产工艺主要包括硅烷法、流化床、改良西门子等工艺流程。其中流化床工艺法主要是对产品杂质进行全面控制，因此无法生产优质的电子级多晶硅；改良西门子工艺采用的为三氯氢硅的生产模式，通过还原炉的化学气相沉积实现多晶硅的生产，这也是我国多晶硅生产的主要工艺形式。

硅烷CVD法

硅烷法根据所用物料的不同可以分为5种工艺路线，分别是日本小松硅镁合金法，美国UCC氢化锂还原三氯氢硅法和氯硅烷歧化法，美国MEMC四氟化硅还原法，俄罗斯烷氧基硅烷歧化法。由于硅镁合金法、四氟化硅还原法及烷氧基硅烷歧化法制备工艺复杂，制备过程中副产物较多，循环副产物较多，原料提纯难度大，最终生产成本较高，难以实现大规模化生产，目前主流以氯硅烷歧化法为代表。

硅烷CVD法工艺技术路线

改良西门子工艺

三氯氢硅氢还原法（改良西门子方法）和硅烷CVD热分解法原料制备工艺都是采用硅粉与氯化氢合成制备三氯氢硅气体作为主要反应原料，不同的是改良西门子工艺直接将三氯氢硅作为原料进行深度提纯后通入到CVD还原炉内进行反应，而硅烷法则是利用催化剂将三氯氢硅进一步歧化后制备出硅烷气体，再将其通入CVD反应器中使用，两种方法在CVD反应器的材质及结构方面差异较大。

改良西门子工艺技术路线

区熔用多晶硅产业化进展

区熔多晶硅产品纯度要达到13N以上，同时硅棒要满足各项性能指标要求。

区熔用多晶硅产品技术要求

由于研制周期长、制备难度大，国外工艺技术完全封锁，而国内多晶硅产业起步较晚，对高纯度产品质量的过程管控、工艺技术路线及检测分析方法等基础性研究薄弱。导致国内区熔用多晶硅材料长时间以来全部依赖进口，极大制约了我国集成电路、电子元器件产业的发展。《区熔用多晶硅材料》标准的主要起草单位之一陕西有色天宏瑞科硅材料有限责任公司经过不断的进行产业技术研发，吸收、借鉴国外的先进工艺，自主生产实践，于2021年成功地开发出大直径区熔用多晶硅的关键技术、生产工艺和装备，实现了国产区熔多晶硅商业化零的突破。工艺主要用公司自己生产的高纯硅烷气作为区熔用多晶硅生产的原材料，采用化学气相沉积的技术路线来生产区熔用多晶硅。将硅烷生产区来的硅烷气，在西门子多晶反应区，转化成超纯的多晶硅产品。硅烷气在西门子反应器特定的热分解炉中通过化学气相沉积分解成硅和氢气。硅在硅芯上沉积使硅芯直径逐渐变大。当硅棒生长到目标大小后收获、加工再装运，而氢气则返回FBR区域再压缩使用。据悉，天瑞硅材料硅烷西门子法生产的区熔多晶硅产品，技术指标不仅具备超高纯度，更拥有晶粒小、致密性高等超越传统三氯氢硅西门子法的多重优势，产品核心指标电阻率大于4000Ω·cm、产品直径135-165mm，完全满足4-8英寸高端区熔单晶硅片的制造。

有研硅也是国内为数不多能够生产区熔硅单晶的企业，区熔硅单晶具有高纯度、高电阻率、低氧含量等优点。2023年初，有研硅北京顺义基地成功开发出8英寸本征及气掺区熔硅单晶，产品指标先进。

起草单位中硅高科电子信息材料转型升级项目于2021年9月开工。项目总投资约41.5亿元，分两期建设。其中，一期占地约350亩，计划投资15.5 亿元，主要建设区熔级多晶硅、VAD级四氯化硅、PCVD级四氯化硅、电子级四氯化硅等生产线。全部建成后将成为我国重要的区熔级多晶硅、电子气体等基础材料的创新中心和基地，为洛阳市打造千亿级电子信息产业集群提供有力支撑。此外，硅烷科技利用传统硅烷气优势向下游延伸，规划设计500吨/年半导体硅材料项目，其中区熔级多晶硅300吨，电子级多晶硅200吨。

小结

随着我国电子信息化产业的快速发展，高阻区熔硅单晶片的需求量也会持续增长。总的来说，当前国内区熔多晶硅产量还比较小，难以满足我国当前产业迅猛发展的实际需求，亟需突破，变“短板”为产业升级的“跳板”。

参考资料：天瑞硅材料、有研硅、中硅高科、工信部等

陈辉等.区熔用多晶硅棒制备技术浅析

刘建中等.区熔用多晶硅产业化的关键技术及装备一体化

栗一甲.浅析区熔级多晶硅生产工艺技术及现状

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第三届全国板材用石英砂供需洽谈会

随着生产制造技术和花色设计能力的显著提升，石英石的市场占有率大幅提高，消费需求不断增加。目前，国内石英石行业的产业规模已达到世界级水平，石英石生产企业超过500家，年产石英石板材约1.2亿平方米，其中，以临沂、枣庄为代表的山东石英石板材企业占据着国内首屈一指的地位，该区域每年对板材用石英砂的需求量达数百万吨。继山东枣庄、广东佛山之后，应新老朋友要求，中国粉体网拟于2023年7月在山东临沂举办“第三届全国板材用石英砂供需洽谈会”。本届洽谈会将依靠产业互联网平台强大的影响力、行业资源优势及丰富的组织经验，为供需双方搭建高质高效的交流平台，切实帮助企业解决目前采购和营销中面临的痛点和难题，促进供需双方建立起良性的互动关系，协助供应链企业共享市场红利，实现全产业链价值增值。会务组联系人：宋春新电话：13661095071（同微信）