科创中国

行业领域

新材料技术,高技术服务业,新材料产业

需求背景

近年来，各种晶体材料，特别是以单晶硅为代表的高科技附加值材料及其相关高技术产业的发展，成为当代信息技术产业的支柱，并使信息产业成为全球经济发展中增长最快的先导产业。单晶硅作为一种极具潜能，亟待开发利用的高科技资源，正引起越来越多的关注和重视。

目前，我国已成为全球最大的单晶硅生产国。随着我国单晶硅生产技术的迭代未来我国单晶硅将在能够提高组件功率、降低成本的大尺寸硅片方向发展。

产业概况

晶体材料的重要组成部分

单晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅。单晶硅具有准金属的物理性质，有较弱的导电性，其电导率随温度的升高而增加;有显著的半导电性。

超纯的单晶硅是本征半导体，在超纯单晶硅中掺入微量的ⅢA族元素，如硼可提高其导电的程度，而形成P型硅半导体;如掺入微量的ⅤA族元素，如磷或砷也可提高导电程度，形成N型硅半导体。

它在不同的方向具有不同的性质，是一种良好的半导体材料。由于单晶硅具有显著的半导电性，作为一种比较活泼的非金属元素晶体，是晶体材料的重要组成部分，处于新材料发展的前沿。高性能单晶硅的纯度要求达到99.9999%，甚至达到99.9999999%以上，可用于制造半导体器件、太阳能电池、芯片等。

需解决的主要技术难题

需要无缺陷产品、极低电阻率产品、低氧产品；

技术参数：COP19nm 颗粒小于 10 个；红磷电阻率≤0.0009Ω.cm;

氧含量<3ppma。解决此类问题后可以拓宽市场，增加订单量，满

足所有半导体类衬底需求市场。

期望实现的主要技术目标

1.确定单晶硅晶向的方法主要有X射线衍射方法和电子背散射衍射方法。其中X射线衍射方法是最常用的测定单晶硅晶向的手段，其原理是衍射出特定的点阵图案来确定晶向。

2.单晶硅晶向的不同会导致材料的电学性质差异，如载流子迁移率、半导体加工时的腐蚀性等。因此，在制备电子元器件时，需要根据单晶硅晶向的不同选择不同的工艺路线来保证器件的性能。

意向合作单位：希望与全国材料专业排名前 5 的大学合作，比如清华大学、北京航空航天大学材料学院、武汉理工大学、北京科技大学、哈尔滨工业大学；希望可以共同创建集成电路半导体级材料相关论坛、学术交流；希望宁夏地区多与上海深圳等半导体发达地区交流合作，招商引资晶圆材料产业链企业。

需求解析

解析单位：“科创中国”天府大道科创走廊产业科技服务团（中国技术经济学会） 解析时间：2023-10-21

关晓

四川大学电气学院自动化系

教授

综合评价

三维调整大尺寸单晶硅棒晶向的接着方法是一种有效的技术手段，可以实现对单晶硅棒晶向的高精度调整。该方法通过结合计算机视觉技术和机械加工技术，实现了对单晶硅棒的自动化测量和修正，具有操作简便、精度高、效率高等优点。 该方法的实施可以带来以下好处： 提高单晶硅片的质量和性能。通过对单晶硅棒晶向的高精度调整，可以减少晶向偏差，提高单晶硅片的各项性能指标，如光电转化效率、机械强度等。 降低生产成本。传统的单晶硅片生产过程中，需要对单晶硅棒进行多次修正和测量，耗费大量人力物力。而该方法通过自动化测量和修正，大大缩短了生产周期，减少了人力物力的投入。 提高生产效率。该方法可以实现快速测量和修正，使得单晶硅片的生产效率得到了显著提高。 适应大规模生产的需求。该方法可以适应大规模生产的需求，通过对单晶硅棒的批量处理，可以实现大规模生产线的自动化。 综上所述，三维调整大尺寸单晶硅棒晶向的接着方法具有较高的实用价值和推广价值，可以广泛应用于单晶硅片的生产过程中，提高产品质量和生产效率，降低生产成本，适应大规模生产的需求。

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