2.中国半导体硅(多晶、单晶)材料发展60年

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中国半导体硅（多晶◆．单晶）材料发展６０年

一文／朱黎辉

中国电子材料行业协会半导体材料分会秘书长

能源、信息、材料是人类社会的三大支柱。半导体硅（多晶、单晶）材料则是电子信息产业（尤其是集成电路产业）和新能源、绿色能源硅光伏产业的主体功能材料，硅材料的使用量至今仍然占全球半导体材料的９５％以上，是第一大电子功能材料，且早已是一种战略性的物资和产业。半个世纪以来，美、日、德等国的ｌＯ大公司一直垄断着半导体硅材料的技术、市场及售价，对我国进行封锁，严重地制约着我国现代化的进程。硅占地壳的１／４，是地球上丰度最高的元素之一。我国已发现了高品位的硅矿（水晶、Ｓｉｏ：）ｌ删乙ｔ以上，一万年也用不完。

国际半导体硅材料的研发几乎

与新中国的诞生同步，２０世纪５０年代

初开始了高纯多晶硅生产技术的研

发，此后，逐步成熟的是“改良西门子

法（三氯氢硅氢还原法，约占全球多晶

硅总产量的８０％）”与“新硅烷法（硅烷

热分解法，约占全球多晶硅总产量的

２０％）”。为了降低成本、适应硅太阳能

电池的需要，国内外正在探索其它高

纯硅生产的低成本工艺。

１９４７年，俄国人切克劳尔斯基发

明了拉制金属单晶的直拉ＣＺ法工艺。

１９５１年，美国人蒂尔和利特把ＣＺ法

移植到硅单晶生长工艺上来，拉出了

①ｌｏｏｍｍ的单晶。１９５２年，美国人普

凡采用高频感应加热发明了硅单晶

生长的无坩埚悬浮区域熔炼ＦＺ法。

此后，ＣＺ法和ＦＺ法的工艺与设备不

断发展，使之成为现代硅单晶生产的

主要技术。硅单晶加工的后道硅片切、

磨，抛、清洗等工艺也在不断向大尺

寸、高精度迈进：微米技术、亚微米技术、

深亚微米技术、甚至纳米级加工技术的进

步；硅外延片、ＳＯＩ片、ＳＧＯＩ片、ＭＥＭＳ、

ＮＥＭＳ等材料与工艺不断涌现，满足了

微电子技术、微纳电子技术及半导体纳

米电ｌ子技术等发展的要求。万方数据

万方数据

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耗、综合电耗及硅粉、液氯、氢气等物料单耗水平上均已基本达到或已接近国际先进水平，已能做到闭路循环，不污染环境。

应特别指出的是：２０００年国务院办公厅发布的关于“集成电路和软件产业若干政策”１８号文中关于硅单晶生产可以享受的增值税从１７％降至６％（以后又降至３％）的政策，在当时我国硅材料行业由极度困难转而高速发展的过程中，所起的巨大作用真是雪中送炭。

７．在国务院各部委相关政策、有限科技攻关资金（约５０００万元）及产业化资金（约２．５亿元）的引导下，全国各地民营资本（包括少量港资与台资）对半导体硅材料产业的投入巨大。目前，我国有近４０家多晶硅企业在启动，其中１０００ｔ／ａ级至１００００ｔ／ａ级多晶硅厂约１５家（相当于投资近６００亿元），集成电路用硅单晶抛光片厂近１０家，太阳能电池用硅片厂近１００家，拥有拉制６英寸以上硅单晶的直拉硅单晶炉６０００多台（相当于投资６０亿元以上），定向结晶铸硅炉１０００多台（相当于投资６亿美元）和进口硅多线切方、切片机近６０００台（相当于投资４０亿美元）。我国已是世界上硅单晶炉、定向结晶铸硅炉和多线切方、切片机最多的国家。我国的高纯多晶硅年产量从２００４年的６０ｔ（正品约４０ｔ）增至２００８年的４５００ｔ，短短４年间增加了近１００倍；而且，２００９年我国多晶硅的产量将会超过ｌ万ｔ，２０１０年将会超过３万ｔ，我国到２０１０年将会建成年产６万ｔ的多晶硅产能。我国的单晶硅年产量从１９９４年的４０ｔ增至２００７年的单晶硅和铸硅（片）总产量约１００００ｔ，２００８年的单晶硅和铸硅（片）总产量约２００００ｔ（１５年间增长了５００倍），支撑着我国晶硅太

阳能电池的总产量连续两年达到世

界第一（２００７年全球太阳能电池的总

产量为４０００．５ＭＷ，我国的总产量是

１０８８．６ＭＷｌ２００８年全球太阳能电池

总产量为６０００ＭＷ，我国的总产量是

２５７０ＭＷ），超过了日本、美国、德国

等发达国家。我国多晶硅产业的高速

发展促使国际、国内的太阳能电池级

多晶硅售价在８个月内从每千克售价

３０００元以上迅速降到５００元左右，回

归了理性。而且可以肯定：我国硅太

阳能电池总产量跃居世界第一的态势

仍将继续保持下去，这种大好局面是

与我国硅材料的高速发展分不开的，

两者相辅相成、共同发展。

８．为了应对国际金融危机的冲击

和挑战，促进我国多晶硅产业理性，持

续、健康发展，避免国内各企业间的恶

性压价竞争，在国家科技部高新司和

工业与信息化部电子信息司的直接指

导下，２００９年２月，由中国电子材料行

业协会组织国内年产ｌ０００ｔ

级以上６家多晶硅企业进行

了彼此零距离的参观与技

术交流，并于２００９年７月在

徐州组建了由我国主要多

晶硅大型企业组成的“多

晶硅科技创新产业联盟”，

“联盟”的建立将会有力地

促进我国多晶硅产业做大

做强，提高国际竞争实力。

９．我国半导体硅材

料在“改革开放”的大局势

下，近年来虽有着超速的

迅猛发展，但仍然是一个

新兴产业：某些地方多晶

硅产能的盲目扩张必须得

到理性控制，必须把多晶

硅的质量提高，循环、闭环

控制、综合利用，节能降耗，进一步保

护环境、优化工艺、降低成本等目标继

续予以重点关注，加强对集成电路级

多晶硅和电力电子级区熔用高档多晶

硅的研发，加速超大规模集成电路用

８英寸、１２英寸高质量硅单晶抛光片、

外延片、ＳＯＩ片、ＳＧＯＩ片的研发，缩短

与国际跨国公司的差距，赶上国际先

进水平。并且在国际经济危机不断蔓

延的形势下，我国应尽快制定“上网电

价法”等政策法规，尽速拉动内需，尽

速推动硅光伏产业在国内的应用与推

广，让新能源硅太阳能电池尽速进入

千家万户。

二、我国各典型半导体硅材料企

业范倒——硅材料∞年成果

１．我国具有自主知识产权，并

承担多晶硅生产线４大技术攻关

（１００００ｔ／ａ级多晶硅的“合成精馏”、

“大型节能型还原炉”、“还原尾气干法

回收”和“四氯化硅低温加压氢化”）的

图１洛阳中硅高科技有限公司

图２四川新光硅业科技有限公司

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