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6 英寸重掺砷硅单晶及抛光片 有研半导体材料股份有限公司 1 半导体硅材料在国民经济中的意义 在全球信息化和经济全球化的进程中，以通信业、计算机业、网络业、家电业为代表 的信息技术，获得了飞速发展，信息产业已经成为每一个发达国家的第一大产业。进入 21 世纪以来，我国信息产业的发展已超过传统产业而成为国民经济中第一大产业和对外出口创 汇的支柱产业。半导体工业，特别是集成电路工业是信息产业的基础和核心，是国民经济现 代化与信息化建设的先导和支柱产业，是改造和提升传统产业及众多高新技术产业的核心技 术。半导体工业的主要物质基础是半导体材料。半导体材料制造技术的不断进步，推动了超 大规模，超高速集成电路的迅速发展，带来了现代电子计算机的更新换代。半导体材料、半 导体器件及集成电路的发展与应用水平早已成为衡量一个国家的国力、国防、国民经济现代 化和人民生活水平的重要标志。半导体硅材料是重要的半导体功能材料，其用量约占半导体 材料总用量的 95% 以上。半导体硅材料包括：硅多晶、硅单晶、硅单晶片（切片，研磨片 以及抛光片等）、硅外延片、非晶硅和微晶硅、多孔硅以及硅基材料（SOI 和 SiGe/Si 材料 等）。硅材料已成为制造现代半导体器件不可缺少的重要的基础材料。 随着极大规模集成电路时代的到来，CMOS 工艺因其优异的特性深受人们的关注。重 掺砷（As ）硅单晶片是理想的外延衬底材料，广泛应用于集成电路和高端功率器件中。因 其能克服器件结构中固有的闭锁（LATCH-UP ）效应和α粒子软失效等寄生效应，引起众多 器件厂家的高度重视。随着集成电路和功率器件应用领域和范围的不断扩大，对重掺 As 硅 片的市场需求量也不断增加。尽管半导体市场波动频繁，重掺硅片市场始终稳定增长。作为 半导体硅材料厂家，迫切任务是及时提供重掺硅单晶片外延衬底材料，以满足市场日益增长 的需要。 2 国内外重掺硅单晶材料研究状况 在重掺硅单晶抛光片中，重掺 As 硅单晶是最为理想的外延衬底材料，其市场需求量不 断增加。由于 As 在高温下极易挥发，掺入硅晶体非常困难，同时，重掺杂晶体中存在高应 力，并在生产中会存在砷的有毒物质等原因，使得重掺 As 硅单晶制备工艺技术变得复杂， 因而国际上生产重掺 As 硅单晶的厂家（公司）并不多，主要集中在几个大的厂家，如德国 Wacker 公司，日本 SUMCO 公司，韩国 LG 公司，以及中国台湾 ATC 公司等。全球对重掺 As 硅材料的需求量很大。据了解，重掺 As 硅单晶市场总需求量为 400－500 吨/年，而且在 逐年增长。 国内从事重掺 As 硅单晶抛光片材料的研究和生产的厂家比较少，而且是近几年内才开 始的。目前能向客户提供产品的厂家更少，所提供的均为 4～5 英寸的小直径产品。其中有 的生产厂家由于重掺 As 硅单晶制备工艺未过关，成品率很低，单晶的技术参数尚不能充分 满足器件的要求。近年来，国内多个器件厂家，如南京 55所、石家庄 13 所、吉林华微电子 有限公司等对重掺 As 硅片的需求量不断增加。现已有不少客户迫切希望能提供电阻率值更 低、直径尺寸更大的重掺 As 硅片，如美国 GLOBITECH，希望并已经与国泰半导体材料有限 公司建立供需关系，重掺 As 硅片市场前景十分看好。 3 重掺砷硅单晶片外延衬底材料的优异性能 当硅单晶中掺入Ⅴ族元素，如磷、锑、砷等，就会形成 N 型导电材料，而当硅中掺入 1 Ⅲ族元素，如硼、铝等，就会形成 P 型导电材料。 拉制单晶的电阻率值是由被选择的掺杂元素的掺入量来确定的，掺杂元素的掺入量越 大，单晶的电阻率越低，掺入量很大的低电阻率单晶，称为重掺硅单晶（单晶片）；反之， 掺杂元素的掺入量少，则称为轻掺硅单晶（单晶片）。掺杂元素的掺入量，根据器件单位或 外延单位对目标电阻率值的要求,并经过计算确定的。 拉制轻掺硅单晶时，需要掺入的杂元素量很少，一般多采用以母合金（所谓母合金， 是将掺杂元素“稀释”成为硅的溶体，便于轻掺杂时控制杂质称量的准确性）形式掺入，操 作非常简单。而拉制重掺低电阻率硅单晶时，需要掺入的掺杂量比较大，则需要将称量好的 掺杂元素直接向硅溶体中掺入。如果选择的