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黄河公司:助青海打造集成电路材料生产基地

本报记者 刘静

“青海坚定不移打造千亿元新材料产业链,努力把集成电路产业做大做强,力争使我省集成电路材料产业发展走在全国前列。”5月24日,在由中国半导体协会、青海省经济和信息化委员会主办,国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司(以下简称:黄河公司)承办的“集成电路硅材料产业发展座谈会”上,青海省人民政府副省长王黎明表示。

青海拥有国内第一条电子级多晶硅生产线,这条由黄河公司建成的生产线生产的“黄河水电多晶硅”纯度符合集成电路应用,产品质量达到国外主要电子级多晶硅生产企业质量标准,填补了国内半导体应用材料国产化的空白,打破了国内市场长期由国外公司垄断的格局,奠定了青海成为我国集成电路材料生产基地的基础。

打破垄断

“电子级多晶硅是制备集成电路的关键基础材料,也是《国家集成电路产业发展推进纲要》确定的发展重点之一。该产业具有技术门槛高、市场高度垄断、盈利难度大的特点。”工业和信息化部电子司副司长吴胜武在座谈会上指出。

受到10/7nm高阶制程竞赛、3D NAND快速发展和中国大陆兴建多个12英寸晶圆厂的需求推动,未来几年,硅晶圆缺货将是常态。根据Gartner预测,2020年全球硅晶圆市场规模将达到110亿美元。但从2016年的情况来看,包括SUMCO、信越在内的全球前五大硅晶圆供应商营收合计可占全部市场的90%%。

虽然我国多晶硅产量位居世界第一,2016年约为19.4万吨,占全球总产量的48.5%%。但其中绝大部分仅能达到太阳能级多晶硅材料标准,国内也只有少数几家公司能供应电子级多晶硅产品,且主要用于半导体分立器件硅片生产,大尺寸集成电路硅片用多晶硅还是依赖进口。据记者了解,中芯国际99%%的硅晶圆采购于国外企业,华虹宏力近98.5%%的硅晶圆采购于国外企业。

“电子级多晶硅是国家发展集成电路产业的战略原材料,国内高品质多晶硅缺口巨大,发展国产电子级多晶硅需求迫切。”黄河公司总经理魏显贵告诉记者。

承担了国家科技重大专项——《极大规模集成电路制造装备及成套工艺》(02专项)电子级多晶硅材料研发工作的黄河公司,在2007年开工建设了国内第一条电子级多晶硅生产线,2010年建成投产。2011年11月,黄河公司生产的高纯电子级多晶硅开始由硅片厂家进行质量评估。2013年,电子级多晶硅开始批量销售。

目前,黄河公司生产的电子级多晶硅产品质量已经达到02专项全部要求,年产2500吨电子级多晶硅,已经连续4年销售量超过百吨,国内市场占有率已达到10%%,还与浙江金瑞泓科技股份有限公司签订长期合作框架协议,成为目前国内唯一一家实现半导体级硅料销售且产品应用于集成电路行业的多晶硅企业。

设计先进

黄河公司新能源分公司总经理刘刚向记者指出,想要成功生产电子级多晶硅难度很大,黄河公司采用的是改良西门子法。

“攻克电子级多晶硅的关键首先在于要采用领先的质量设计,产品在进行设计时就按照电子级标准;其次,要采用专用的材料和设备,按照最高洁净等级规范进行施工和检修;再次,要进行全面的质量控制,使用覆盖全过程的质量标准、全面质量控制点、取样系统、中间产品评价系统和准确的检测分析实验室;最后,实现完全环保和闭路循环,多晶硅副产物综合利用率达到98%%,水循环利用率达到99%%。”刘刚说。

为此,黄河公司进行了大量的质量研究,主要集中在9个方面,包括冷氢化和原料选择、精馏去杂质和精细化控制、还原生长工艺研究、尾气净化工艺和技术、硅芯质量研究和改进、酸洗工艺选择和优化、包装方式和材料、运输方式研究和优化、客户定制化产品等。

黄河公司还率先在国内建立了完整的满足国际半导体材料与设备协会(SEMI)标准的电子级多晶硅产品检测标准、指标体系和检测质量控制流程,并在2012年取得了中国合格评定国家认可委员会认可的检测实验室,成为国内首家通过CANS认可的多晶硅实验室,也是唯一按照SEMI标准配置的多晶硅检测实验室。

经过漫长的质量评估过程,“黄河水电多晶硅”产品在4~5年的时间内得到了下游客户对产品质量方面的认可,“黄河水电多晶硅”可满足用于生产3~8英寸重掺、轻掺抛光片和外延片、12英寸抛光片等,与国外产品质量无差异,累计销量已超过985吨。

继续提升

“黄河公司将继续致力于核心技术研发,以创新驱动引领未来发展,不断提升国内电子级多晶硅市场占有率,与大家一起共同推动我国集成电路行业的可持续发展。”魏显贵强调。

目前,“黄河水电多晶硅”的产品指标已达到国际先进水平,其中氧含量小于0.02ppma,碳含量小于0.02ppma,受主杂质小于0.03ppba,施主杂质小于0.05ppba,基体总金属杂质小于2ppbw。从拉晶成晶率、导电型号、电阻率、成型情况等参数上看,与德国、日本知名多晶硅也基本相当。

“与国外先进水平相比,黄河水电多晶硅在产品生产质量稳定性和产能上还需要提升。” 刘刚指出。

下一步,黄河公司将在质量指标上,努力使产品质量满足8~12英寸集成电路硅片用多晶硅要求,使质量指标中的施、受主杂质进一步降低,体金属稳定控制、质量稳定性控制在1ppwb以内,表金属杂质控制在2ppbw以内;在质量稳定性上,进一步加强产品质量批次间稳定性,交付给客户品质更加均匀和稳定的产品。

在产能上,黄河公司预计2018年开始启动技改和扩充产能计划,到2019年将年产能扩充至3300吨,到2020年实现区熔多晶硅棒年产能50吨、集成电路大尺寸用多晶硅年产能2000吨、分立器件用多晶硅年产能800吨、高效太阳能电池用多晶硅年产能450吨。

责任编辑:刘静


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