第一節(jié) 產(chǎn)品定義、性能及應(yīng)用特點(diǎn)
1、多晶硅切片產(chǎn)品定義:
硅是地殼中賦存最高的固態(tài)元素,其含量為地殼的四分之一,但在自然界不存在單體硅,多呈氧化物或硅酸鹽狀態(tài)。硅的原子價(jià)主要為4價(jià),其次為2價(jià);在常溫下它的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不溶于單一的強(qiáng)酸,易溶于堿;在高溫下化學(xué)性質(zhì)活潑,能與許多元素化合。
由于硅的禁帶寬度和電子遷移率適中,硅器件的最高工作溫度能達(dá)250℃,其制作的微波功率器件的工作頻率可以達(dá)到C波段(5GHZ)。在硅的表面能形成牢固致密的SiO2膜,此膜能充當(dāng)電容的電介質(zhì)、擴(kuò)散的隔離層、器件表面的保護(hù)層,隨著平面工藝與光刻技術(shù)的問世而促進(jìn)了硅的超大規(guī)模集成電路的發(fā)展。硅材料資源豐富,又是無毒的單質(zhì)半導(dǎo)體材料,較易制作大直徑無位錯(cuò)低微缺陷單晶。晶體力學(xué)性能優(yōu)越,易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,從而導(dǎo)致半導(dǎo)體硅材料成為電子材料中的第一大主體功能材料,并在今后較長時(shí)間內(nèi)仍將成為半導(dǎo)體的主體材料。
多晶硅材料是以工業(yè)硅為原料經(jīng)一系列的物理化學(xué)反應(yīng)提純后達(dá)到一定純度的電子材料,是硅產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈中的一個(gè)極為重要的中間產(chǎn)品,是制造硅拋光片、太陽能電池及高純硅制品的主要原料,是信息產(chǎn)業(yè)和新能源產(chǎn)業(yè)最基礎(chǔ)的原材料。將多晶硅鑄錠后切片,即可得道多晶硅切片。
2、多晶硅產(chǎn)品分類:
多晶硅按純度分類可以分為冶金級(工業(yè)硅)、太陽能級、電子級。
1)冶金級硅(MG):是硅的氧化物在電弧爐中被碳還原而成。一般含Si為90-95%以上,高達(dá)99.8%以上。
2)太陽級硅(SG):純度介于冶金級硅與電子級硅之間,至今未有明確界定。一般認(rèn)為含Si在99.99%-99.9999%(4~6個(gè)9)。
3)電子級硅(EG):一般要求含Si>99.9999%以上,超高純達(dá)到99.9999999%~99.999999999%(9~11個(gè)9)。其導(dǎo)電性介于10-4-1010歐厘米。
3、多晶硅應(yīng)用領(lǐng)域:
多晶硅是半導(dǎo)體工業(yè)、電子信息產(chǎn)業(yè)、太陽能光伏電池產(chǎn)業(yè)的最主要、最基礎(chǔ)的功能性材料。主要用做半導(dǎo)體的原料,是制做單晶硅的主要原料,可作各種晶體管、整流二極管、可控硅、太陽能電池、集成電路、電子計(jì)算機(jī)芯片以及紅外探測器等。
太陽能光伏電池的制造鏈為:石英砂—多晶硅—切割變?yōu)楣杵ɑ蛘咦優(yōu)閱尉Ч瑁?mdash;電池以及電池組件(單個(gè)電池片無法發(fā)電),再將組件組合,最后安裝在工程項(xiàng)目上用于發(fā)電。
第二節(jié) 發(fā)展歷程
從1980年至1994年的15年間我國硅單晶年產(chǎn)量在40噸至50噸之間。自1995年開始,年均增長速度在30%左右,在8年~9年時(shí)間里,我國硅單晶年產(chǎn)量增長了二三十倍,2003年達(dá)到1190噸。2004年由于太陽能電池的快速發(fā)展,硅單晶產(chǎn)量又出現(xiàn)新高,約達(dá)1700余噸,同比增長51.7%左右。
我國的硅單晶材料快速發(fā)展,但關(guān)鍵的多晶硅原材料的自給能力卻很低,2004年國內(nèi)只生產(chǎn)了不到50噸的多晶硅,但卻消耗了約2500噸的多晶硅,95%以上由國外高價(jià)進(jìn)口,由于進(jìn)口原料多晶硅的漲價(jià)和貨源緊俏,2004年底以來國內(nèi)硅材料的發(fā)展受到一定的影響。目前我國硅材料 行業(yè) 總體技術(shù)水平還比較低,企業(yè)分散,生產(chǎn)規(guī)模小,硅單晶產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以6英寸(含6英寸以下)和4英寸(含4英寸以下)硅單晶為主流產(chǎn)品,可提供部分集成電路和各種分立器件芯片制造,8英寸硅拋光片可提供少量產(chǎn)品,12英寸硅片處于研制階段。
目前出口的產(chǎn)品主要以太陽能級硅或較低檔次的單晶硅棒及較小尺寸(7.5cm≤直徑≤15.24cm)的單晶硅片為主,滿足國外這一特定市場的需要。太陽能級單晶硅主要出口企業(yè)有河北寧晉單晶硅基地(包括寧晉松宮半導(dǎo)體公司、寧晉晶隆半導(dǎo)體廠、寧晉港龍電子材料公司),廊坊松宮半導(dǎo)體公司等,其生產(chǎn)的產(chǎn)品絕大多數(shù)出口日本。半導(dǎo)體器件用硅片出口量較大的有北京有研硅股、寧波立立半導(dǎo)體材料公司、洛陽單晶硅集團(tuán)公司、上海合晶電子材料公司和浙江萬向硅峰電子公司等。
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