英文名:單晶矽
分子式:Si
分子量:28.086
卡斯諾。: 7440-21-3
矽是地球上最豐富的材料之壹。自從19世紀科學家發現晶體矽的半導體特性以來，它幾乎改變了壹切，甚至是人類的思維。
直到20世紀60年代，矽材料取代了原來的鍺材料。
矽材料因其耐高溫、抗輻射，特別適合制造大功率器件，成為應用最廣泛的半導體材料。目前，大多數集成電路半導體器件都是由矽材料制成的。
矽單晶。
晶格結構基本完整的晶體。
不同的方向有不同的性質，所以是很好的半導體材料。
純度要求99.9999%，甚至99.9999%以上。
用於制造半導體器件、太陽能電池等。
它是在單晶爐中從高純度多晶矽中提取的。
當單晶矽的熔融元素矽凝固時，矽原子在金剛石晶格中排列成許多晶核。如果這些晶核生長成具有相同晶面取向的晶粒，這些晶粒平行結合並結晶成單晶矽。
單晶矽具有準金屬、弱導電的物理性質，電導率隨著溫度的升高而增大，具有明顯的半導性。
超純單晶矽是壹種本征半導體。
在超純單晶矽中摻入微量的ⅲ A族元素，如硼，可以提高其導電性，形成P型矽半導體。如果加入少量的ⅴ A族元素，如磷或砷，也可以提高導電性，形成N型矽半導體。
單晶矽的制備方法通常是先制備多晶矽或非晶矽，然後用提拉法或懸浮區熔法從熔體中生長棒狀單晶矽。
單晶矽主要用於制造半導體元件。
用途:是制造半導體矽器件的原料，用於制造大功率整流器、大功率晶體管、二極管、開關器件等。
現在，在我們的生活中隨處可見“矽”的身影和作用，晶體矽太陽能電池在過去的15年中是工業化最快的。
當熔融的元素矽凝固時，矽原子在鉆石晶格中排列成許多晶核。如果這些晶核生長成具有相同晶面取向的晶粒，這些晶粒平行結合並結晶成單晶矽。
單晶矽的制備方法通常是先制備多晶矽或非晶矽，然後用提拉法或懸浮區熔法從熔體中生長棒狀單晶矽。
單晶矽棒是生產單晶矽晶片的原料。隨著國內外市場對單晶矽片需求的快速增加，單晶矽棒的市場需求也在快速增長。
單晶矽片按直徑分為6英寸、8英寸、12英寸(300毫米)、18英寸(450毫米)。
晶圓直徑越大，可以刻的集成電路越多，芯片成本越低。
而大尺寸晶圓對材料和工藝的要求更高。
根據晶體拉伸方法的不同，單晶矽可分為直拉法(CZ)、區熔法(FZ)和外延法。
直拉法和區熔法用於拉長單晶矽棒，外延法用於拉長單晶矽膜。
直拉法拉伸單晶矽主要用於半導體集成電路、二極管、外延片襯底和太陽能電池。
目前晶體直徑可以控制在φ 3 ~ 8英寸。
區熔單晶主要用於高壓大功率可控整流器件領域，廣泛應用於大功率輸變電、電力機車、整流、變頻、機電壹體化、節能燈、電視等產品。
目前晶體直徑可以控制在φ 3 ~ 6英寸。
外延片主要用於集成電路領域。
CZ單晶矽材料由於其成本和性能而被最廣泛地使用。
IC行業使用的材料主要是CZ拋光片和外延片。
CZ拋光墊由於成本低，通常用於存儲電路。
邏輯電路通常使用昂貴的外延晶片，因為它們在ic制造中具有更好的適用性和消除閂鎖的能力。
矽片直徑越大，技術要求越高，市場越有前景，價值越高。
日本、美國和德國是矽材料的主要生產國。
我國矽材料產業與日本同時起步，但總體來說生產技術水平還比較低，多為2.5、3、4、5英寸矽錠和小直徑矽片。
中國的大部分集成電路和矽片仍然依賴進口。
但我國科技人員正在迎頭趕上，於1998年成功制造出12英寸單晶矽，這標誌著我國單晶矽生產進入了壹個新的發展時期。
目前全球單晶矽產能為1000噸/年，年消費量約為6000噸-7000噸。
未來幾年，世界單晶矽材料的發展將呈現以下發展趨勢:
1，單晶矽產品向300mm過渡，大直徑趨勢明顯:
隨著半導體材料技術的發展，對矽片的規格和質量提出了更高的要求，適用於微細加工的大直徑矽片的需求將日益增加。
目前矽片的主流產品是200mm，逐漸過渡到300mm，發展水平達到400 mm ~ 450 mm。
據統計，全球200mm矽片的消費量約占60%，150mm約占20%，其余約占20%。
Gartner對矽片需求的五年預測顯示，全球300mm矽片將從2000年的1.3%增長到2006年的21.1%。
日本、美國、韓國等國家在1999逐步擴大了300mm矽片的生產。
據不完全統計，全球已建、在建或規劃的300mm矽器件生產線約有40條，主要分布在美國和臺灣省等。僅臺灣省就有20多條生產線，其次是日本、韓國、新西蘭、歐洲。
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根據世界半導體設備與材料協會(Semi)的調查，2004年和2005年，在所有矽片生產設備中，300mm生產線的投資比例將分別為55%和62%，投資將分別達到654.38+03.03億美元和654.38+084.5438+0億美元，增長非常迅速。
在1996，這個比例只有零。
2.矽材料工業的發展日益國際化、集團化和高度集中；
R&D和建廠成本的不斷增加，加上現有營銷和品牌的優勢，使得矽材料行業呈現“壹家獨大”的局面，少數集約化的大集團公司壟斷了材料市場。
90年代末，日本、德國和韓國(主要是日本和德國)控制的八家矽片公司的銷售額占世界矽片銷售額的90%以上。
根據SEMI提供的2002年世界矽制造商的市場份額，蘇軾、SUMCO、瓦克、MEMC和小松五家公司占據了89%的市場份額，其壟斷地位已經形成。
3.矽基材料已成為矽材料產業發展的重要方向；
隨著光電子和通信產業的發展，矽基材料已經成為矽材料產業發展的重要方向。
矽基材料是在常規矽材料上制作的，是常規矽材料的發展和延續，其器件工藝與矽工藝兼容。
主要的矽基材料包括SOI(絕緣體上矽)、GeSi和應力矽。
目前，SOI技術已在世界範圍內得到廣泛應用。SOI材料占整個半導體材料市場的30%左右，預計到2010將占50%左右的市場。
Soitec(全球最大的SOI制造商)預測了2000 ~ 2010年的SOI市場和2005年各種尺寸SOI晶片的比例，預測了行業的發展前景。
4.矽片制造技術的進壹步升級:半導體、芯片、集成電路、設計、版圖、芯片、制造、工藝。目前，國際上廣泛采用先進的切割、研磨、拋光和清潔包裝工藝，使薄膜生產技術取得了顯著進步。
日本已有50%的200mm矽片用線切割機切片，不僅能提高矽片質量，還能降低切割損耗10%。
日本大型半導體廠商已經向300mm矽片轉型，並向0.13微米以下小型化發展..
此外，隨著最新尖端技術的引入，SOI等高功能晶圓的試制和開發也進入了量產階段。
在這方面，矽片制造商也增加了對300毫米矽片設備的投資。鑒於設計規則的進壹步細化，他們還開發了高平整度矽片和無缺陷矽片，並對設備進行了改進。
矽是地殼中含量最豐富的固體元素，其含量是地殼中含量的四分之壹。但自然界中沒有單壹的矽，多以氧化物或矽酸鹽的狀態存在。
矽的化合價主要是4，其次是2；其化學性質在室溫下穩定，不溶於單壹強酸，溶於堿；它在高溫下具有化學活性，能與許多元素結合。
矽材料資源豐富，而且是無毒的簡單半導體材料，很容易制作大直徑無位錯單晶，微缺陷低。
晶體具有優良的機械性能，易於實現產業化，仍將成為半導體的主要材料。
多晶矽材料是經過壹系列物理化學反應後，具有壹定純度的電子材料。它是矽產品產業鏈中極其重要的中間產品，是制造矽拋光片、太陽能電池和高純矽產品的主要原料，也是信息產業和新能源產業最基礎的原料。
[編輯本段]單晶矽市場發展概況
2007年，中國市場上有超過65，438+0，500臺矽單晶生長設備，分布在70多家生產企業中。
2007年5月24日，國家“863”計劃超大規模集成電路(IC)支撐材料重大專項總體組在北京組織專家完成了由Xi理工大學和北京有色金屬研究所承擔的“TDR-150單晶爐(12英寸MCZ集成系統)”的驗收。
這標誌著我國首次研制成功具有自主知識產權的大規模集成電路和太陽能用矽單晶生長設備。
該產品使我國能夠開發出具有自主知識產權的關鍵制造技術和單晶爐生產設備，填補了國內空白，初步改變了晶體生長設備領域的R&D和制造由人控制的局面。
矽材料市場前景廣闊。近年來，中國矽單晶產量和銷售收入快速增長。中小尺寸矽片的生產已成為國際公認的事實，為世界和中國集成電路、半導體分立器件和光伏太陽能電池的發展做出了巨大貢獻。