TOP35水平砷化镓单晶材料产业化项目可行性投资论证建议报告.doc文档免费在线阅读

企业对产品生产全部技术拥有知识产权，不存在产权纠纷。

第四章市场需求情况和风险分析国内市场需求分析本项目产品近年来大量用于红外波长和高亮度即高亮度红橙黄色，是目前生产量和需求量最大增长率最快化合物半导体器件之。

红外和高亮度是种应用面广，用量大半导体器件，在各个应用领域其用量都在大幅度增长，据统计，年到年整个生产和需求量平均年增长设置和配置加热区段设置加热区域设置等方面均取得了很大进步。

目前制作加热体，截面区固液交界面区有特殊加热结构。

高温区各加热段设计合理，中温区有后加热体设置，其余各区设置合适在产品试制过程中表明或略为凸向熔体，做到这点，加热体设计和制造非常关键。

加热体是单晶生长核心，对单晶生长影响非常大，是决定单晶生长成功与否关键因素之。

该产品设计和制造是本公司多年科研结晶。

本公司在炉体结构设计保温层变动，加上热辐射和固液界面结晶潜热难以导出，使熔体边缘温度低于中心处温度，往往使固液界面凹向熔体。

这种界面非常容易出孪晶，或使晶体增大，降低成品率。

在单晶生长理论中，理想固液界面形状应为平坦只能与生长方向垂直，无法得到所需要偏角。

管状加热炉除了无法得到所需偏角以外，还很难调制固液界面本身平坦度，由于砷化镓热导率相对较低，在采用管状加热炉情况下固液界面四周热环境是固定，无法材料及器件成品率和性能造成不良影响。

角度不致还有可能在晶体内部出现热应力而导致晶体完整性差，使增大，从而降低成品率。

国内外在水平单晶研究开发中，多年来都是使用管状加热炉。

因此，固液界面是以固液界面为界线，如果单晶生长过程中固液界面与生长方向之间角度和所切晶片晶向与单晶生长方向之间角度不致，所切晶片上载流子浓度会形成浓度梯度，即得不到均匀分布，这会对在晶片上生长外延有定夹角，这导致了水平单晶切片，般都要斜切因而切片技术难度较大，为使所切晶片上电学参数尤其是载流子浓度均匀分布，固液界面也必须与生长方向成定角度。

因为杂质主要是掺杂剂分凝界面形状，这对生长不同晶向晶体降低位错密度，提高成品率都十分重要。

单晶生长过程中固液界面形状控制是提高成品率关键技术。

在水平单晶生长过程中，无法完全按器件制造所要求晶向生长，即晶体生长方向与晶片晶向热产生，正常传递密切相关，结晶速度控制不当，会严重干扰内加热炉所形成温度分布，进而影响单晶正常生长，本项目在对热场配置进行优化时，兼顾了采用合适结晶速度这重要参数。

固液界面特种加热炉可很好调整固液也进行了反复实验研究并不断进行了优化，对提高单晶生长成品率发挥了重要作用。

单晶生长速度有时也称为结晶速度本工艺中视为石英反应管相对于加热炉相对移动速度是另个重要技术参数因为熔体结晶快慢与结晶潜剧了向中并入。

反应与温度关系密切，如将温度升到以上，反应基本停止，从而可抑制反应向右方进行故将该温区温度维持在以上。

我们对多段炉设计，各段炉温单独控制及其协调配合控制成中并入。

高温区气相扩散到中温区发生如下反应反应消耗了，使反应向右继续进行，加分别表示液固气相。

反应使进入，反应使部分与反应生成气相逸出，二者差值，造管都是石英即材料易于使并入熔体和单晶中。

抑制污染机理是在合成和晶体生长中，高温区发生熔体中与石英反应次备料生长单晶，备好多晶放入两温区多段加热炉中生长单晶谓之无砷端生长技术。

两温区炉高温区温度为。

中温区为。

这种加热结构既得到所需温度分布，又可抑制生长过程中污染。

污染是由于舟石英出合格单晶，公司技术人员经过反复实验比较不断优化，设计出了合理热场，优化了温度分布，为提高单晶生长成品率实现该工艺产业化创造了又个有利条件。

本项目中，单晶生长采用两步法，即先合成多晶然后再，单晶生长完成后，单晶顺利脱舟。

纵向温度分布技术通过中高温热场合理配置，提高晶片纵向均匀性，有利于提高成品率。

本项目所设计水平单晶炉是种多段式两温区炉，只有热场配置合理即温度梯度合适才有可能生长出，单晶生长完成后，单晶顺利脱舟。

纵向温度分布技术通过中高温热场合理配置，提高晶片纵向均匀性，有利于提高成品率。

本项目所设计水平单晶炉是种多段式两温区炉，只有热场配置合理即温度梯度合适才有可能生长出合格单晶，公司技术人员经过反复实验比较不断优化，设计出了合理热场，优化了温度分布，为提高单晶生长成品率实现该工艺产业化创造了又个有利条件。

本项目中，单晶生长采用两步法，即先合成多晶然后再次备料生长单晶，备好多晶放入两温区多段加热炉中生长单晶谓之无砷端生长技术。

两温区炉高温区温度为。

中温区为。

这种加热结构既得到所需温度分布，又可抑制生长过程中污染。

污染是由于舟石英管都是石英即材料易于使并入熔体和单晶中。

抑制污染机理是在合成和晶体生长中，高温区发生熔体中与石英反应分别表示液固气相。

反应使进入，反应使部分与反应生成气相逸出，二者差值，造成中并入。

高温区气相扩散到中温区发生如下反应反应消耗了，使反应向右继续进行，加剧了向中并入。

反应与温度关系密切，如将温度升到以上，反应基本停止，从而可抑制反应向右方进行故将该温区温度维持在以上。

我们对多段炉设计，各段炉温单独控制及其协调配合控制也进行了反复实验研究并不断进行了优化，对提高单晶生长成品率发挥了重要作用。

单晶生长速度有时也称为结晶速度本工艺中视为石英反应管相对于加热炉相对移动速度是另个重要技术参数因为熔体结晶快慢与结晶潜热产生，正常传递密切相关，结晶速度控制不当，会严重干扰内加热炉所形成温度分布，进而影响单晶正常生长，本项目在对热场配置进行优化时，兼顾了采用合适结晶速度这重要参数。

固液界面特种加热炉可很好调整固液界面形状，这对生长不同晶向晶体降低位错密度，提高成品率都十分重要。

单晶生长过程中固液界面形状控制是提高成品率关键技术。

在水平单晶生长过程中，无法完全按器件制造所要求晶向生长，即晶体生长方向与晶片晶向有定夹角，这导致了水平单晶切片，般都要斜切因而切片技术难度较大，为使所切晶片上电学参数尤其是载流子浓度均匀分布，固液界面也必须与生长方向成定角度。

因为杂质主要是掺杂剂分凝是以固液界面为界线，如果单晶生长过程中固液界面与生长方向之间角度和所切晶片晶向与单晶生长方向之间角度不致，所切晶片上载流子浓度会形成浓度梯度，即得不到均匀分布，这会对在晶片上生长外延材料及器件成品率和性能造成不良影响。

角度不致还有可能在晶体内部出现热应力而导致晶体完整性差，使增大，从而降低成品率。

国内外在水平单晶研究开发中，多年来都是使用管状加热炉。

因此，固液界面只能与生长方向垂直，无法得到所需要偏角。

管状加热炉除了无法得到所需偏角以外，还很难调制固液界面本身平坦度，由于砷化镓热导率相对较低，在采用管状加热炉情况下固液界面四周热环境是固定，无法变动，加上热辐射和固液界面结晶潜热难以导出，使熔体边缘温度低于中心处温度，往往使固液界面凹向熔体。

这种界面非常容易出孪晶，或使晶体增大，降低成品率。

在单晶生长理论中，理想固液界面形状应为平坦或略为凸向熔体，做到这点，加热体设计和制造非常关键。

加热体是单晶生长核心，对单晶生长影响非常大，是决定单晶生长成功与否关键因素之。

该产品设计和制造是本公司多年科研结晶。

本公司在炉体结构设计保温层设置和配置加热区段设置加热区域设置等方面均取得了很大进步。

目前制作加热体，截面区固液交界面区有特殊加热结构。

高温区各加热段设计合理，中温区有后加热体设置，其余各区设置合适在产品试制过程中表明，该加热体非常适合水平砷化镓单晶生长。

采用这种加热体，可以很好调节固液界面形状及固液界面与生长方向夹角，使其与所切割晶片方向致，并与单晶生长方向之间夹角致。

同时，采用这特种加热炉，通过高温区中温区和固液界面区温度分布控制，很容易调平固液界面。

当然，这种加热体如何单独控制又协调配合形成所需温度分布，也要经过反复实验研究不断优化。

经过几年开发，本项目单位已在国内独家掌握了该项技术，该项技术达到世界先进水平。

关键技术先进性本项目产品年月通过了中国有色金属工业协会组织科技成果鉴定，鉴定结论为该项目利用本单位独创石英舟预处理技术生长系统设计和制造技术，固液界面特种加热炉设计和制造技术，研究开发了本项目产品生长工艺技术和晶片加工工艺技术。

通过提高单晶单炉产量和成品率，提高晶片加工成品率，实现了水平砷化镓单晶材料产业化，达到了预期目标。

该项目技术达到国际先进水平，产品质量也达到国际先进水平，同类商品国际市场占有率接近。

该产品与日本住友电工相比，各项技术指标均达到或高于其产品。

产品技术性能水平与国内外同类产品比较单晶产品产品形式有单晶锭和单晶片两种，主要有型掺单晶和型掺单晶两种，主要用于包括红外和高亮度等光电器件衬底，本项目单位国瑞公司生产这两种单晶各项技术指标与国际同类产品致，完全达到了国际同类产品先进水平，本产品与日本住友电工公司各项指标对比如下北京有研总院国瑞公司日本住友电工产品类型技术指标型掺晶片直径，产品类型技术指标型掺晶片直径，项目承担单位在实施本项目中优势研发能力强是本单位固有优势，企业前身是北京有色金属研究总院化合物半导体材料研究室。

成立于年，从成立之日起就开始水平单晶研究，年底研制成功国内第根水平单晶，先后承担多项国家科技攻关项目和军工配套项目，取得国家及部级科研成果项，这些成果均达到国际上同类产品技术水平或填补国内空白。

年原国家计委选定北京有研总院组建国家半导体材料工程研究中心，作为国家半导体材料工程化研发基地，加快了单晶材料产业化步伐。

年在国内首次拉制重，加工直径英寸晶片单晶，年建成了