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国内外半导体硅材料发展概况 峨嵋半导体材料研究所 张伟或 本文在调研的基础上，简要地介绍了国外、港台地l区和 目’内半导体硅材料的发 展现状，以及我国半导体硅材料行业的特点和面临的困难；提出了发展我 目半导体 材料工业的建议。 · ’ 国外发展概况 随着集成电路、电力电子器件市场的不断扩大，技术不断进步，窗外半导体硅材料发展 很快。其特点是：规模大、质量好、成本低、效益好。1985一l98．g年，硅单晶市场规模年平 均增长速度为26．5 ，硅片生产能力年平均增长速度为17．8Ao,硅片销售额年平均增长速度 为13．3％。据 日本通产省预测，九十年代 日本国内半导体增长率为14．孵 ，硅 材料 为 12～ 13％。世界半导体增长率为13．6 。九十年代世界硅材料的竞争是围绕技术开发力、投资力 和成本的竞争。具体说来，有以下特点： 。． ．． ， 1．进入兆位的时代。 为了降低高速计算机的成本，提高计算机的运算速度，64K位以下动态随机存取存储 器 (DRAM)的市场急剧下降，256KDRAM于1987年已达高峰。1M DRAM已经商品化o 19~89 年开始批量生产4M DRAM，15M和64MDRAM正在研制。 2．硅材料的生产与市场重 已由美国转向日本，由美洲辑痢 欧。 ■ ’ 七十年代初，美国控制着半导体市场的8o％。七十年代架 ’离本 入国际半导体市 场。到1984年前后， 日本占领了64DRAM市场的6O ，256KDRAM的9O 。到1989年，在 全世界十大半导体器件生产厂家 中，日本就 占了． ． 冷0作{ 噪礴电路芯片的半导体硅材料也 得到同步发展，单晶硅产量从1971年的49吨增长到1988年的1520吨。除 日本外．南 朝 鲜、 印度、马来西亚和新加坡的半导体产业迅速奋起 。据世界半导体市场统计，1989年半导体市 场规模为490亿美元，较1988年增长 9 。 3．投重资建新厂积极开发。 美国赫姆洛克公司的多晶硅，从当时年产能力1o0O吨扩火到3ooo~，耗资5300万美元； 日本半导体业1988年度的设备投资为3400～3500亿 日元。日本德山曹达公司投资2．2亿 美元 建造多品硅厂，1988年南朝鲜半导体业耗资7．42亿美元，购买生产半导体的设备和设施。世 界三大硅片生产厂 (信越、孟I上J都、瓦克)都在近年内新建生产线，扩，大生产能力； 4．重视多晶硅的生产。 (1)生产规模越来越火。 近几年来，国外半导体硅材料的生产进一步集约化、争业化，多晶硅生产的低临界规模 普遍认为甚年产lOOO~ f，：_、勺世界三人多晶硅生产厂之一的是美国联合碳化物 公 司，足 从 1975年丌始研究新硅烷法的。在年产多晶硅120吨试验厂的基础上，建成了…个年产 1200吨 · 6 ‘ 的多晶硅厂。尔后又再建一个年产1200吨规模的多晶硅厂。这两个厂的多晶硅生产能力可达 ~U24oo吨l (2)生产方法多样化 。 大多数多晶硅生产厂采用改进的西门子法，。展珏生氯氢硅氢还原法，·采用大 ：皂还 原 炉，实现闭路循环l丹麦托普西尔公司采用四氯化硅氢还原法； 日本小松 电子公 习采用硅烷 法，美国联合碳化物公司采用二氯二氢硅作中间原料的新硅烷法，美国乙基公司生产粒状硅； (8)成本进一步降低。 由于生产规模大，并采取一系列降耗措施，多晶硅生产成本不断降低 例如：美国联合 碳化物公司采用新硅烷法生产太阳能电池用的多晶硅 ，成本为每公斤10美元；传统的西门予 法氢还原电耗每公斤多晶硅为180度～250度 ，成本为每公斤42～45美元 。 5．多晶硅的生产能力过剩。