多领域布局,打破国外垄断,晶盛机电成就晶体制造技术专家!

公司在底层关键技术的领先奠定了其在更多晶体领域领先的基础,目前在光伏、半导体硅片、蓝宝石、SiC等四个领域均有成熟布局,且有望向其他领域晶体制备进一步拓宽。


据安信证券研报分析,公司携手应材增资控股科盛装备,收购丝印、晶圆检测设备,进一步丰富公司光伏设备、半导体产品线,打造产业链平台型公司,提升公司综合竞争实力。

一、深耕上游材料领域,晶体制造技术专家

公司在长晶设备领域不断取得技术突破,并打破国外垄断。据公司公告,公司在2007年研发出国内首台全自动直拉式单晶硅生长炉,打破国外垄断,在2008年研制出国内规模最大的全自动直拉式单晶硅生长炉,改变了12英寸大规格单晶硅生长炉设备依赖国外进口的格局。在蓝宝石晶体设备领域,公司刷新生长蓝宝石晶体最大尺寸,2018年生长出450kg蓝宝石晶体,2020年研发成功700kg级别超大尺寸蓝宝石晶体。

技术积累雄厚,实现多领域布局。公司凭借在晶体长晶设备领域先进的技术支撑,在集成电路、太阳能光伏、LED、工业4.0均有布局,先后与中环股份、蓝思科技、应用材料等合作成立子公司,打开多领域成长空间,达成业务协同,助力公司长足发展。公司客户覆盖中环股份、晶科、晶澳等国内知名光伏企业,以及金瑞泓、有研、合晶等优质半导体企业,客户质量优质,行业地位稳定。


蓝宝石是一种氧化铝的单晶,其晶体结构与LED发光半导体氮化镓相似,同时具有相对较低的制备成本及优良的加工性能,成为LED芯片制造时用量最大的衬底材料。蓝宝石晶体具有优良的光学、电学和机械性能,其硬度仅次于钻石。广泛应用于手表表镜、摄像头视窗、手机面板、船舶海洋、航空航天等领域。蓝宝石晶体的生长方法主要有泡生法、提拉法、区熔法、导模法、坩埚移动法、热交换法、温度梯度法、焰熔法等。


碳化硅的制备方法与硅及蓝宝石有所不同,需要先对原料进行合成,以高纯硅粉和高纯碳粉作为原材料,生成SiC微粉,再采用物理气相传输法(PVT)生长碳化硅晶体,再通过切割、研磨、抛光等工序制成碳化硅晶片,由于SiC硬度及耐热程度均高于硅及蓝宝石,因此其加工难度最大。


二、晶体生长技术具有共通性,公司掌握核心技术未来延展性强

目前几种主流的生产硅、蓝宝石半导体材料的晶体生长方法均采用熔融法。熔融法是指从熔体中生长晶体,常用于制备大单晶和特定形状的单晶,广泛应用于电子学和光学等领域单晶材料的生长制备,其原理为先将生长晶体的原料熔化,再在一定条件下使之凝固变成单晶,其中多晶硅熔点为1420°、三氧化二铝熔点为2050°、碳化硅熔点为2700°。

晶体生长炉核心技术之一:热场与温度梯度。热场是晶体生长中的热系统,是指为了熔化硅料,并使原料生长保持在一定温度下进行的系统。热场分布形成了合适的温度梯度,使单晶能够快速高效生长。晶体生长过程涉及到严格的温度控制,通常在梯度场中进行。传热方式控制是结晶界面的宏观、微观形貌及生长速率控制的主要手段,传热过程决定着结晶过程能否进行,而且对于得到的晶体的平滑度、均匀性都有一定影响。

通过对比CZ直拉法生产单晶硅、泡生法生产蓝宝石、PVT法生长碳化硅等几种主流晶体生长方式,晶体生长的温度都达到了1400℃以上的高温,其中碳化硅和蓝宝石的生长过程都达到了2500℃高温。长晶炉加工制作工艺的精密要求高,要求反应室及炉体具有优异的密封性、耐高温和隔热性,致使长晶炉的结构和设计变得极其复杂,形成热场和良好有效的控温是长晶设备研发的难点之一。


晶体生长设备的核心在于工艺控制,核心部件包括自动控制系统、温度控制和热场等,技术有一定的共通性和延展性。公司在底层关键技术的领先奠定了其在更多晶体领域领先的基础,同时公司还延伸到切、磨、抛、外延等生长后处理阶段,成长为晶体制造一体化设备龙头;在掌握设备制造技术的基础上,延伸到下游材料领域,发展空间不断延展。 

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