国产|国产化率还不到10%！一文看懂国产半导体材料( 三 ) 半导体|材料|国产化率还不到

2017-2021 年，我国集成电路进口数量约为出口数量 2 倍，进口金额约为出口金额 4 倍，总体仍高度依赖进口。

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我国半导体材料国产化率 2021 年仅约 10%，主要系产业起步较晚，在品类丰富度和竞争力处于劣势。
今年 10 月 7 日美国BIS出台管制新规制裁我国半导体先进制程产业，短期对集成电路制造业各环节造成一定冲击，但长期来看我国集成电路产业必将走上独立自主创新之路，管制新规将进一步催化设备及材料端国产化趋势，特别是在成熟制程，预计国产材料及设备能够得到更多的验证资源和机会，国产替代周期有望缩短。
二、半导体硅片：半导体器件的主要载体，集成电路大厦之地基
硅片是半导体器件的主要载体，在半导体材料占比最高。硅基半导体材料是目前产量最大、应用最广的半导体材料，多晶硅是单质硅的一种形态。
通常按照纯度不同，将多晶硅分为工业级（纯度在95%-99%）、太阳能级（纯度在99.99%-99.9999%）和电子级（纯度在99.9999999%-99.999999999%）。
电子级的多晶硅经过拉单晶硅锭、切割和后续一系列加工后，成为半导体硅片。

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硅片位于半导体制造产业链上游。在半导体制造产业链中，硅片是基础材料，位于制造产业链的上游，集成电路结构是以硅片为基础搭建而成的，硅片是芯片制造的核心原材料。
1、半导体硅片制造流程与分类
半导体硅片制造流程复杂，主要包括拉单晶和硅片的切磨抛外延等工艺。半导体硅片的生产流程复杂，涉及工序较多。
研磨片工序包括拉单晶、截断、滚圆、切片、倒角、研磨等，抛光片是在研磨片的基础上经边缘抛光、表面抛光等工序制造而来；抛光片经外延工艺制造出硅外延片，经退火热处理制造出硅退火片，经特殊工艺制造出绝缘体上硅 SOI 。
硅片制造过程中需要经过多次清洗，在销售给客户之前还需要经过检验和包装。

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根据掺杂程度不同，半导体硅片可分为轻掺和重掺。重掺硅片的掺杂元素掺入量大，电阻率低,一般用于功率器件等领域产品；轻掺硅片掺杂浓度低，一般用于集成电路领域，技术难度和产品质量要求更高。由于集成电路在全球半导体市场中
占比超过 80%，全球对轻掺硅片需求更大。根据工艺，半导体硅片可分为研磨片、抛光片及基于抛光片制造的特殊硅片外延片、SOI 等。
研磨片可用于制造分立器件；轻掺抛光片可用于制造大规模集成电路或作为外延片的衬底材料，重掺抛光片一般用作外延片的衬底材料。相比研磨片，抛光片具有更优的表面平整度和洁净度。
在抛光片的基础上，可以制造出退火片、外延片、SOI硅片和结隔离硅片。
退火片在氢气或氩气环境下对抛光片进行高温热处理，以去除晶圆表面附近的氧气，可以提高表面晶体的完整性。外延片是在抛光片表面形成一层气相生长的单晶硅，可满足需要晶体完整性或不同电阻率的多层结构的需求。
SOI硅片（Silicon-On-Insulator）是在两个抛光片之间插入高电绝缘氧化膜层，可以实现器件的高集成度、低功耗、高速和高可靠性，在活性层表面也可以形成砷或砷的扩散层。结隔离硅片是根据客户的设计，利用曝光、离子注入和热扩散技术在晶圆表面预形成IC嵌入层，然后再在上面生长一层外延层。