行业标准项目建议书
建议项目名称
(中文)
区熔用多晶硅棒
建议项目名称
(英文)
Polycrystalline silicon rod for float zoned
制定或修订
■制定 □修订
被修订标准号
采用程度
□IDT □MOD □NEQ
采标号
国际标准名称
(中文)
国际标准名称
(英文)
采用快速程序
□FTP
快速程序代码
□B □C
ICS分类号
29.045
中国标准分类号
H82
牵头单位
陕西有色天宏瑞科硅材料有限责任公司
体系编号
612
参与单位
洛阳中硅高科技有限公司、有研半导体材料有限公司
完成周期(月)
24
目的、意义
或必要性

区熔用多晶硅棒属于超高纯硅材料,是国家发布《战略性新兴产业分类(2018)》中的3985*电子专用材料制造-区域熔炼多晶硅,在《重点新材料首批次应用示范指导目录(2019年版)》中属电子级多晶硅,是国家发布的《工业“四基”发展目录》中关键基础材料区熔硅单晶和8英寸/12英寸集成电路硅片的原材料,属于《鼓励进口技术和产品目录(2016年版)》鼓励发展的重点行业(C30半导体、光电子器件、新型电子元器件等电子产品用材料制造),是国家战略新兴产业中的新能源和新一代信息产业的基础原材料,属于《国家重点支持的高新技术领域》中新材料技术领域的半导体新材料。符合国家发布的《国家集成电路产业发展推进纲要》、《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展若干政策》、《中国制造2025》等政策的精神。

近年来,我国电子信息产业快速发展,特别是高科技领域对区熔用多晶硅棒的需求量有所增加。我国区熔用多晶硅棒主要依赖进口,每年从国外进口约300吨,而从美国进口量超过70%。随着中美大国博弈,美国对中国贸易战逐步升级,中美贸易摩擦不断,我国尖端电子科技产业发展将受到极大制约,半导体整个产业链的自主可控是唯一出路。区熔用多晶硅棒如有断供风险,必将严重影响我国集成电路、高压输电、高铁、新能源汽车以及国防安全等。

    本标准的起草在国际上具有战略上的重要意义,在当前国际环境下,标志着我国区熔用多晶硅棒取得重大突破,打破国外封锁,在国内可以促进区熔用多晶硅棒的推广使用和半导体产业的蓬勃发展,推进先进半导体材料的国产替代,实现制造业由大变强的历史跨越。


范围和主要
技术内容

本标准适用于以氯硅烷、硅烷法生长的区熔用多晶硅棒。

主要技术内容:

本标准明确了区熔用多晶硅棒的施主杂质浓度、受主杂质浓度、碳浓度、氧浓度、少数载流子寿命、基体金属杂质含量、电阻率、尺寸及允许偏差、外观质量、导电类型等指标。


国内外情况
简要说明

1、产业情况

区熔用多晶硅棒的产品为区熔硅单晶,其相对于直拉硅单晶具有纯度高、氧含量低、金属沾污小的特点,一直以来被广泛应用于高压、大功率器件,近年来更是在制备高压大功率IGBT、LDMOS和光电子等器件上得到广泛应用。器件用于超高压输电电机变频调速新能源汽车高铁等工业、节能、交通运输、新能源、消费电子等多个领域。高阻和超纯区熔多晶硅,应用于光电探测、太赫兹、飞秒激光等国防航空领域,而高阻和超纯区熔多晶硅仅美国 REC一家公司能够生产,亦被美国视作军事战略材料,对中国实施禁售。国外美国REC和德国Wacker公司具备批量生产区熔用多晶硅棒的能力,2020年全球区熔多晶硅棒产量约3000 吨,主要为美国RECsilicon公司、德国Wacker公司生产,我国区熔用多晶硅棒已经实现小批量供应,正在逐步替代进口产品。

2、申报单位概况

陕西有色天宏瑞科硅材料有限责任公司是一家集生产、销售、研发半导体高纯材料于一体的高新技术企业,主要产品为区熔用多晶硅棒、光伏用颗粒硅、硅烷气等半导体材料,全套引进美国 REC 硅烷西门子法电子级多晶硅生产工艺。已经建成年产300吨区熔用多晶硅棒生产线,通过不断吸收借鉴国外先进工艺,目前生产的高纯、超高纯多晶硅产品质量稳定可控,经与REC实验室对标测试,以及美国密苏里大学原子能实验室体金属测试,各项质量指标与REC的区熔用多晶硅棒产品质量相当,已经在下游企业成功拉制出4-6寸区熔用硅单晶,目前产品已经开始小批量供应下游企业,正逐步占领国内市场份额,替代进口产品。

洛阳中硅高科技有限公司,主要生产、研发、销售高纯多晶硅、多晶硅/单晶硅硅片,高纯四氯化硅、气相二氧化硅等产品。中硅高科依托多晶硅材料制备技术国家工程实验室、河南省多晶硅工程技术研究中心等研发平台,长期致力于国家急需的基础材料研究,2017年承担了军品配套科研项目,现形成了规模化的区熔多晶硅生产线,产品已顺利通过区熔单晶拉制与芯片器件认证,各项技术指标与德国WACKER和美国REC相当,形成了拥有自主知识产权的区熔用高纯多晶硅制备技术,为国家集成电路产业快速发展助力。

有研半导体材料有限公司成立于2001年6月,系中央企业有研科技集团有限公司(以下简称“有研科技集团”)的下属公司。有研半导体拥有半导体材料国家工程研究中心、国家企业技术中心,共建了国家有色金属及电子材料分析测试中心,拥有整套具有自主知识产权的半导体硅材料的核心技术。公司目前主要产品包括数字集成电路用6-12英寸硅单晶及硅片、功率集成电路用6-8英寸硅片、3-8英寸区熔硅单晶及硅片、集成电路设备用超大直径硅单晶及硅部件等,产品可应用于集成电路、功率器件等多个领域。

3、相关标准对比分析

区熔用多晶硅棒,用于区熔法生长不同尺寸的硅单晶,生产工艺、质量检测与电子级块状硅、颗粒硅相差较大,纯度也更高。区熔用多晶硅棒是区熔硅单晶制备的必需原料,除了关注施受主元素、氧碳含量、基体金属外,还对多晶硅棒尺寸及允许偏差、外观质量,以及表面裂纹深度等指标有着特殊的严格要求。国内厂家近年来在国家、地方各类专项、政策的支持下,加大投入力度、上下游合作,可供应区熔用多晶硅棒。

目前国内关于多晶硅的产品标准,主要有GB/T 12963-2014《电子级多晶硅》、GB/T 25074-2017《太阳能级多晶硅》、GB/T 35307-2017《流化床法颗粒硅》。

其中GB/T 25074-2017、GB/T 35307-2017主要应用于光伏领域,目前我国光伏用多晶硅的产能、产量已居全球首位,GB/T 25074-2017、GB/T 35307-2017与本项目规定的技术要求、应用领域相差较大,无法合并。GB/T 12963主要适用于直拉工艺硅单晶,产品主要应用于低功率器件。国际上通用的分法是按区熔(FZ)和直拉(CZ)用多晶硅进行区分,CZ产品里面又细分为电子级多晶硅(EG)和太阳能级多晶硅(SOLAR)两个质量等级,即电子级多晶硅是直拉用多晶硅料的更高等级。因气掺用区熔多晶硅棒个别指标(主要为施受主杂质含量、电阻率)不需要达到现行电子级多晶硅质量标准,与太阳能级多晶硅有交叉;本征区熔用多晶硅棒的质量标准又高于电子级多晶硅质量要求。如果将区熔用多晶硅棒与电子级多晶硅放在一起,会造成电子级多晶硅和太阳能级多晶硅标准的交叉、区分不够清晰,而且区熔用多晶硅棒在尺寸、外观、包装和运输上有特殊要求,如果列为一个标准,会对上下游使用标准造成诸多不便。

综上所述,国内对于区熔用多晶硅棒没有明确的执行标准,对于产品及其技术指标的定义也不清晰,从而影响区熔用多晶硅棒的生产、销售和使用。起草本标准将明确区熔用多晶硅棒的质量要求,同时有利于激活区熔用多晶硅棒厂家对标生产,促进产品在下游企业进行推广、使用,加速先进半导体材料的国产替代。


备注
 
牵头单位
(签字、盖公章)
月 日
标准化技术组织
(签字、盖公章)
月 日
部委托机构
(签字、盖公章)
月 日
[注1] 填写制定或修订项目中,若选择修订必须填写被修订标准号;
[注2] 选择采用国际标准,必须填写采标号及采用程度;
[注3] 选择采用快速程序,必须填写快速程序代码;
[注4] 体系编号是指在各行业(领域)技术标准体系建设方案中的体系编号。
文件说明
21行业标准项目建议书-区熔用多晶硅棒.doc (32.5KB)任务书(建议书)