【公司研究】神工股份-新股研究：集成电路高品质硅材国产先锋-20200206[27页].pdf

1、集成电路高品质硅材国产先锋 神工股份(688233.SH)新股研究 证券分析师： 骆思远A0230517100006 MarkL 杨海燕A0230518070003 梁爽A0230518080008 2020.02.06 主要主要内容内容 1. 半导体硅材料千亿市场，高端产品自产 能力紧缺 2. 神工股份钻研长晶技术，主攻晶圆级单 晶硅材 3. 盈利预测与估值 3 1.11.1单晶硅是集成电路主要单晶硅是集成电路主要材料材料 硅材料资源丰富、物理化学属性优良，成为最主要的半导体功能材料 硅材料具有单方向导电特性、热敏特性、光电特性以及掺杂特性等优良性能，晶 体力学性能优越，易于实现产业化，可以

2、生长为大尺寸高纯度单晶体，故而成为 全球应用广泛的重要集成电路基础材料。 芯片由硅晶圆的基础上加工制造而成，硅晶圆材料是集成电路等半导体产业 的基础 90%以上的大规模集成电路（LSI）及超大规模集成电路（VLSI）制作在高纯优质 的硅抛光片及外延片上。 硅基半导体集成电路制作所用的单晶硅片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。 图1：半导体硅棒及硅筒 资料来源:：神工股份，申万宏源研究 4 1.11.1单晶硅是集成电路主要单晶硅是集成电路主要材料材料 集成电路单晶硅材料根据应用领域主要分为两类： 半导体级单晶硅材料是集成电路产业链中重要的基础材料，按照其在集成电路生 产中的应用主要可划分为芯片用单

3、晶硅材料和刻蚀用单晶硅材料。 图2：晶圆加工中使用的单晶硅材料 资料来源:：神工股份，申万宏源研究 5 1.11.1单晶硅是集成电路主要单晶硅是集成电路主要材料材料 刻蚀用单晶硅材料 加工制成刻蚀用单晶硅部件，与刻蚀设备配套，是刻蚀环节所需的核心耗材。 市场规模约10-15亿元，属于半导体级单晶硅材细分市场。 芯片用单晶硅材料，占半导体级单晶硅材需求市场的90%以上 经成形加工为硅抛光片，再经特殊制程加工为退火晶片、外延片、JIW、SOI。 制造半导体器件的基础原材料，相比于刻蚀用单晶硅材，芯片用单晶硅材料对缺 陷率参数要求严格，微缺陷率保持低水平甚至接近零，方能满足晶圆加工要求。 表1：半导

4、体级单晶硅材料主要分为芯片用单晶硅材料和刻蚀用单晶硅材料 类别微缺陷率尺寸应用领域 刻蚀用单 晶硅材料 微缺陷率参数对后续工艺的重要性水平相对 较低，相关指标达到一定标准后即可满足后 续先进工艺要求 晶体直径大于特定尺寸芯片用单晶硅片，目 前主流晶体尺寸覆盖13-19英寸以适用不同 型号刻蚀设备，全球范围内已实现商用的最 大尺寸可达19英寸 刻蚀设备硅 部件等 芯片用单 晶硅材料 对微缺陷率参数要求严格，需控制材料内部 微缺陷率保持低水平甚至接近零方能满足后 续工艺要求；芯片用单晶硅材料微缺陷率低 于刻蚀用单晶硅材料 目前芯片用单晶硅材料主流尺寸为6英寸、8 英寸和12英寸 晶圆制造所 需硅片

5、 6 1.2 1.2 单晶硅单晶硅加工技术及参数要求加工技术及参数要求 集成电路单晶硅由多晶硅材加工而来 多晶硅是以工业硅为原料经一系列的物理化学反应提纯后达到一定纯度的电子材 料，是制造硅抛光片、太阳能电池及高纯硅制品的主要原料。 多晶硅材料生产工艺主要有改良西门子法和硅烷热分解法。 90以上的单晶硅采用直拉法生产 将多晶硅拉制成单晶硅主要有直拉法和区熔法两种工艺。 区熔单晶硅(FZ-Si) 主要用于制作电力电子器件(SR、SCR、GTO等)、射线探测器、 高压大功率晶体管等；直拉单晶硅(CZ-Si) 主要用于制作集成电路、晶体管、传感 器及硅光电池等。 资料来源：SUMCO，申万宏源研究

6、图3：单晶硅的制取顺序：二氧化硅矿石-工业硅-多晶硅-单晶硅-抛光 7 1.2 1.2 单晶硅单晶硅加工技术及参数要求加工技术及参数要求 直拉法生产过程及主要原料： 在真空状态和惰性气体保护 下，通过石墨电阻加热器将 多晶硅原料加热熔化. 当高纯度多晶硅在石英坩埚 内熔化成熔液后，由于硅元 素与其他元素的结晶效率存 在差异，部分杂质元素进入 硅单晶体的难度较大，部分 杂质元素将随着时间的推移 逐渐沉积到多晶硅熔液底部 并形成残留物，生长成单晶 硅材料产品的纯度高于原材 料多晶硅的纯度。 资料来源：SUMCO，申万宏源研究 图4：直拉法生产单晶硅棒示意图 8 1.2 1.2 单晶硅单晶硅加工技术