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,在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。