科创中国

项目研究的直径380-450mm硅单晶及部件（包括硅环和硅电极）是集成电路设备的关键精密部件和主要耗材，对集成电路的生产过程稳定和质量保证有重要的影响。集成电路行业是我们国家重点扶持的产业，在国民经济中占有举足轻重的地位。直径大于380mm的硅部件主要用于12英寸等离子刻蚀机上，目前国内12英寸集成电路工厂发展势头迅猛，大尺寸硅部件的需求也将大幅度增长。由于我国高端集成电路产品及技术开发与应用起步较晚，集成电路设备及零部件的开发能力偏弱，目前高端硅部件市场基本为国外厂商所垄断，因此，推进高纯大规格精密硅部件制备技术的研究、自主生产硅材料制品符合集成电路行业装备国产化发展和集成电路产业竞争力提升的需要。项目立足于自主创新，开发直径380-450mm硅单晶及部件产品和技术，通过单晶生长计算机模拟、热场设计、工艺调整优化，解决了单晶氧含量控制、硅单晶纯度的控制、热场、以及大尺寸晶体生长热应力和固液界面稳定性难题，实现稳定成晶及针孔缺陷和电阻率的控制，获得了可行的大规格高纯硅单晶生长工艺，拉制出了最大直径450mm的硅单晶。

1.开发和改造适用于超大直径单晶的生长装备（包含热场），研发新品种单晶，满足无位错、无滑移、高纯度的超大直径单晶技术要求。在拉单晶过程中，石英坩埚内熔体对流强烈，导致固液界面不稳定，另外，熔体温度较高，金属杂质更容易从石英坩埚表面溶解进入熔体，影响单晶的纯度。本项目通过计算机模拟，对热场设计、强磁场应用、拉晶溶体温度分布等单晶拉制全过程进行指导，从而可以大幅度降低研发成本，加快研发进度。

2.掌握了超大直径部件精密磨削加工技术，降低产品表面的损伤，以减少后续抛光去除量，全面提高表面平整度参数。通过粗研磨后后增加精密磨削工序，进一步降低硅片表面机械损伤，再经后续腐蚀和抛光加工，硅环及硅电极表面的平面度一致性显著提高，使用寿命大幅度提高。

3.硅电极微孔内表面机械损伤的控制。对打孔后的硅电极微孔进行切割、研磨、腐蚀、测试并经过不断的改进，制作了正反面的自定心夹持工装，打孔时对硅电极进行定位，保证正反打孔时孔位置偏差小于等于0.05mm、通过腐蚀和显微镜测试，孔内机械损伤小于0.05mm，达到规格要求。

目前国内12英寸集成电路工厂发展势头迅猛，大尺寸硅部件的需求也将大幅度增长。由于我国高端集成电路产品及技术开发与应用起步较晚，集成电路设备及零部件的开发能力偏弱，目前高端硅部件市场基本为国外厂商所垄断。近几年在相关政策的大力支持下，大规格高纯硅单晶及部件制备技术取得了一定成绩、并通过了国外多家客户的认可，获得连续销售订单，产品通过 SILFEX、 WORLDEX INDUSTRY&TRADING CO.,LTD等国外客户的认证，性能达到国内领先、国际先进水平，应用效果与国外同类产品相当。取得了良好的直接经济效益。随着集成电路产业在国内的持续发展，将会具有广阔的应用前景。

完成人：李洋、朱秦发、张果虎、库黎明、吴志强、肖清华、姜舰、秦瑞锋、崔彬、马飞

完成单位：有研半导体硅材料股份公司、山东有研半导体材料有限公司、集成电路关键材料国家工程研究中心

项目技术填补了国内高纯大规格精密硅部件制备技术空白，提高了集成电路设备关键部件的配套能力，推动了国内集成电路产业的进步；产品完全满足用户需求，提高了自主产品的市场竞争力。项目从2018年到2021年7月，累计销售超过8亿元。牵头制定国家标准1项。经济和社会效益显著。

针对集成电路设备用高纯大规格精密硅部件依赖进口的局面，项目通过单晶生长模拟、热场设计、缺陷控制、杂质控制等，研发出380-450mm高纯硅单晶生长工艺。突破了硅环异形结构加工精度控制、硅电极微孔内壁机械损伤层厚度控制以及微孔边缘倒角等技术难题。获得授权发明专利6件。项目技术创新程度高。希望通过技术服务的方式转化落地。