2018年中国硅片行业发展趋势分析报告-solarbe文库

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1 目录2018 年中国硅片行业发展趋势分析报告2018 年 1 月2 目录1. 硅片制备环节复杂，大硅片是未来主要发展方向 31.1. 芯片工艺流程复杂，硅片制备是基础步骤 . . 3 1.2. 硅片制备环节所用设备众多 . . 5 1.3. 硅片尺寸加大和增加外延层是未来发展方向 . 15 2. 硅片厂快速扩产，国内投资风起云涌，设备投资需求巨大 . 192.1. 全球半导体行业高度景气，大基金加持国内投资快速增加 . 19 2.2. 全球硅片供不应求，需求持续增加而产能增加缓慢 . 25 2.3. 国内硅片投资风起云涌，设备需求巨大 . 31 3. 硅片设备投资巨大，进口替代东风已起 . 343.1. 拉晶炉 36 3.2.CMP . 38 3.3. 其它主要设备 40 4. 重点公司推荐 . 43晶盛机电 43 5、风险提示 443 1. 硅片制备环节复杂，大硅片是未来主要发展方向1.1. 芯片工艺流程复杂，硅片制备是基础步骤半导体产业开始于上世纪。随着 1947 年固体晶体管的发明，半导体行业已经获得了长足发展，之后的发展方向是引入了集成电路和硅材料。集成电路将多个元件结合在了一块芯片上，提高了芯片性能、降低了成本。随着硅材料的引入，芯片工艺逐步演化为器件在硅片上层以及电路层的衬底上淀积。芯片制造主要有五大步骤硅片制备、芯片制造、芯片测试与挑选、装配与封装、终测。图 1芯片的基本制造步骤硅片制备。首先是将硅从矿物中提纯并纯化，经过特殊工艺产生适当直径的硅锭。然后将硅锭切割成用于制造芯片的薄硅片。最后按照不同的定位边和沾污水平等参数制成不同规格的硅片。本文讨论的主要内容就是硅片制备环节。4 芯片制造。裸露的硅片到达硅片制厂，经过各种清洗、成膜、光刻、刻蚀和掺杂等步骤，硅片上就刻蚀了一整套集成电路。芯片测试 / 拣选。芯片制造完后将被送到测试与拣选区，在那里对单个芯片进行探测和电学测试，然后拣选出合格的产品，并对有缺陷的产品进行标记。装配与封装。硅片经过测试和拣选后就进入了装配和封装环节，目的是把单个的芯片包装在一个保护壳管内。硅片的背面需要进行研磨以减少衬底的厚度，然后把一个后塑料膜贴附在硅片背面，再沿划线片用带金刚石尖的锯刃将硅片上每个芯片分开，塑料膜能保持芯片不脱落。在装配厂，好的芯片被压焊或抽空形成装配包，再将芯片密封在塑料或陶瓷壳内。终测。为确保芯片的功能，需要对每一个被封装的集成电路进行测试，以满足制造商的电学和环节的特性参数要求。1.2. 硅片制备环节所用设备众多硅片制备之前是制作高纯度的半导体级硅（ semiconductor-gradesilicon ， SGS），也被称为电子级硅。制备过程大概分为三步，第一步是通过加热含碳的硅石（ SiO2）来生成气态的氧化硅SiO；第二步是用纯度大概 98的氧化硅，通过压碎和化学反应生产含硅的三氯硅烷气体（ SiHCl3 ）；第三步是用三氯硅烷经过再一次的化学过程，用氢气还原制备出纯度为 99.9999999的半导体级硅。表 1半导体级硅的生产过程5 对半导体级硅进一步加工得到硅片的过程被称为硅片制备环节。硅片制备包括晶体生长、整型、切片、抛光、清洗和检测等步骤，通过单晶硅生长、机械加工、化学处理、表面抛光和质量检测等环节最终生产出符合条件的高质量硅片。图 2硅片制备工艺流程晶体生长晶体生长环节是把半导体级多晶硅块转换为柱状的单晶硅锭的过程。半导体级硅生长出来的是多晶硅块，而半导体器件对硅的晶体结构要求非常严格，只有近乎完美的晶体结构才能避免对器件特性非常有害的电学和机械缺陷。非晶材料和晶体材料原子结构差异巨大，晶体材料中有序排列晶胞的方式叫做单晶结构。非晶材料没有重复的结构，在原子级结构上杂乱无章，典型的非晶体材料包括塑料等。晶体材料中的原子在三维空间中保持着有序而重复的状态，晶体材料中最基本的原子模式是晶胞，硅晶胞由 14 个原子构成，呈现立方体结构。根据晶胞的排列方