2018年中国硅片行业发展趋势分析报告

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