【文章內容簡介】 使各處沉積 —— 生長過程趨于一致、同時處理過程改變了基底極性特性和對氣相產物的吸附 特性，使涂層趨向于以層狀方式生長。 利用 CH3SiCl3+H2 體系在加熱基底上形成 SiC 涂層的過程，是基底表面附近經稀釋的氣態(tài) CH3SiCl3與過量 H2 之間的一系列復雜鏈式反應及形成氣相粒于在基底表面逐步凝聚生長的過程。其中主要包括基于多元多相自由基的中間相反應、分解、表面吸附和催化等作用。 在沉積過程中發(fā)現(xiàn)，沉積溫度和各氣相反應物的分壓等工藝參數(shù)值的過高與過低，都會使各中間反應的反應速率產生不同的變化，從而改變了反應進程的最慢步驟，導致了反應產物的變化和沉積結構的不同，從而使 15 氣相沉積結果 “ 強烈 ” 依賴于實際 過程中具體的工藝條件。 在多數(shù)情況下，沉積過程中的反應形式為多相反應，但在某些條件下，基底表面空間內也會發(fā)生單相氣相形核過程，產生膠狀粒子煙霧。當反應溫度超過某一范圍 (如 1450℃ 時 )，過量的氫氣還會與反應室壁材料中的 [O]元素發(fā)生反應，使氣流下游處的管壁上形成白色粉末狀涂層。吸附在基底表面的粉末作為一種污染源，會降低涂層的質量和表面完整性。因此為了抑制單一氣相成核，在實驗中盡量采用較高的載氣速率和減低沉積溫度。同時，在實驗過程中還發(fā)現(xiàn)，在低于一定溫度條件下 (如 900℃ )，基底表面出現(xiàn)了棕黃色顆粒狀 SiC 分布沉積。并且涂層的最大厚度隨著溫度的降低而有所減少。 沉積產物在基底上的分布情況，直接關系到生成涂層的均勻度。實驗中發(fā)現(xiàn)，隨著工藝條件及試樣位置的不同和表面微量元素的調整，所得到的涂層顏色呈現(xiàn)出棕青、棕黃、灰黑、黑色等多種變化，涂層表面形貌也可能出現(xiàn)顆粒狀、菜花團狀、疏松粉狀和晶須等多種結構。沉積粒子在基底表面的積聚生長情況取決于原料入／出口處的幾何形狀、能量區(qū)的分布、氣體的比例、原料在實驗條件下的反應活度等一系列因素。 用 Ar 氣作為稀釋劑或載氣的目的在于降低反應氣體的濃度，使氣體能夠安全地充分混合，以減 少氣相反應物在局部流向上的富集和避免單一氣相形核的產生。過高的流速還會降低基體表面的氣體溫度，造成沉積曲線的漂移。一般應盡可能采用所允許的最高氣流速度，以抑制氣相形核。在富 H 的反應環(huán)境中， Ar 氣在很大程度上抑制了游離 [Si]的生成，因此通過調整 H： Ar 能較好地控制涂層結構中游離 Si 的產生。 16 生產工藝創(chuàng)新點 本公司擁有 SiC 涂層基座專用生產設備的專利 —— “偏心進氣化學氣相沉積爐”，該爐突破了中心進氣的傳統(tǒng)模式（如圖 1），一爐只能做一只小件。而用偏心進氣化學氣相沉積爐可以生產多只小件（如圖 2），這樣就 成倍的降低了成本。另外可以制作大件，如大的圓片和大型坩堝等。 在一爐多只的同時，本公司又實現(xiàn)了多種產品在爐內公轉與自轉同時進行（如圖 2），使涂層表面更加均勻，元素的分布更加理想。這項技術為我公司首創(chuàng)，擁有全部自主知識產權。 此外該項目的生產過程屬低壓氣相沉積（ 2mmHg）接近真空，三廢排放主要是氮氣和水蒸氣，另外有少量氯化氫氣體排放，且加設淋水浴廢氣捕捉完全回收利用，用于后加工的清洗打磨工序使用。幾乎實現(xiàn)廢氣零排放，沒有環(huán)境污染。 項目的可行性和成熟性 產業(yè)化條件 我公司長期從事碳 化硅（ SiC）涂層、熱解氮化硼（ PBN）、熱解石墨 17 合金涂層等特種陶瓷材料的研究與生產，是 集化學氣相沉積技術的研究、開發(fā)、生產為一體的 高科技企 業(yè)。相關技術人員擁有幾十年 CVD 技術的積累和嫻熟運用，擁有自主知識產權及市場先入優(yōu)勢。 化學氣相沉積生產 SiC 涂層石墨基座是我們近期開拓的科研項目，現(xiàn)已在小批量生產，并且得到比較滿意的實驗結果，在其它領域正在推廣應用中，目前國內多家半導體企業(yè)已與我公司達成了產品供應意向。 產品銷售預測 雖然我公司開發(fā)出 SiC 涂層石墨基座不久，但很快就打開了銷售市場。目前國內較 知名的半導體廠家，如華虹 NEC、廈門三安電子、上海藍光、南京大學、中科電子科技集團十三所等都已有了訂貨計劃， 預計2021 年訂單在 15000 套以上， 2021 年訂單可達到 22021 套，所以，迫切需要我公司盡快擴大生產規(guī)模，滿足越來越大的市場需求。 研發(fā)優(yōu)勢 我公司建有省級企業(yè)技術中心，擁有一支穩(wěn)定的高素質的技術力量，在材料科學、非金屬無機材料、化學氣相沉積技術、金屬熱處理、工業(yè)電氣自動化等學科領域具有綜合技術優(yōu)勢。 公司經過多年持續(xù)不斷的研發(fā)投入與積累， 現(xiàn)已擁有各類先進的研發(fā)生產設備 210 余臺套。其中 ，主要研發(fā)設備有 50 余臺（套）；精密測試設備 30 臺。 這些設備為研究開發(fā)工作提供了必要的支持，創(chuàng)造了較好的工作環(huán)境。 為了贏得產品競爭優(yōu)勢，我公司十分注重科研投入，近三年平均投入研發(fā)經費占企業(yè)銷售收的 ％以上，擁有了完善的研究與開發(fā)體系，具 18 備了強大的科研開發(fā)和技術創(chuàng)新能力，在全國特種陶瓷材料行業(yè)中位居前列，為未來發(fā)展打下了堅實的基礎。由于重視科研的投入，使公司保持了強大的市場競爭力，能夠不斷創(chuàng)新開發(fā)出新產品。 技術的成熟性 公司緊密跟蹤技術發(fā)展趨勢，持續(xù)創(chuàng)新，研制開發(fā)出一系列具有自主知識產權的 產品和技術，并擁有多項國家專利技術，一直保持企業(yè)在業(yè)界的技術領先地位，為企業(yè)持續(xù)發(fā)展奠定了堅實的基礎。 本項目技術成果來源為企業(yè)自主研發(fā)，并擁有該生產技術與生產設備（偏心進氣化學氣相沉積爐，專利號 ）的自主知識產權。目前，化學氣相沉積 SiC 涂層基座生產工藝正在申請國家發(fā)明專利。 特別本項目所使用的“一爐多支技術”為世界首創(chuàng)，達到國際領先水平，大大降低了碳化硅涂層石墨基座等產品的生產成本。 本項目 SiC 涂層樣品經中國科學院上海微系統(tǒng)技術研究所測試，各項指標均達到國際先進水平，測試結果如下 ： ? 碳化硅（ SiC）表面涂層為 223。 SiC，屬面心立方； ? 碳化硅（ SiC）表面晶格常數(shù) a = 197。； ? 碳化硅（ SiC）表面密度接近理論值： ； ? 碳化硅（ SiC）表面具有很高的純度與各向異性； ? 碳化硅（ SiC） X 光測試見下圖： 19 20 第三章 項目建設方案 項目總體方案 本項目總投資 萬元，將建設 ****禹王微光電陶材生產與研發(fā)基地。項目新增相關設備 343 臺套，新增建筑面積 11720m2。進一步提高大直徑、全系列半導體材料 用特種陶瓷基座生產、研發(fā)水平。 項目建設新增大直徑 SiC 涂層基座生產設備，設計、制造全新的化學氣相沉積真空碳管爐和感應爐。同時建設或改造化學氣相沉積（ CVD）車間、機械加工車間、產品后處理車間、產品檢驗、包裝車間、純水處理及冷卻設施等。 項目建成后形成 4 條生產線，年可生產單晶硅外延用和 GaN 外延用SiC 涂層石墨基座 21000 套，其中：Φ 312 8 產能 9000 套 /年，Φ 41210 產能 6000 套 /年，Φ 360 60 產能 1000 套 /年，Φ 117 5 產能 5000 套 /年。按尺寸由小向大發(fā)展，三分之二的產品應用于 GaN 外延基座，三分之一的產品應用于 Si 單晶外延基座。 建設地點 項目擬建地點位于 ****省 ****市高新技術開發(fā)區(qū)禹王 ****分公司內，廠區(qū)南靠富華街，東臨東外環(huán)，向北 2km 是京福高速入口，向南 3km 是火車站，交通便利，企業(yè)占地 120 畝。本項目利用企業(yè)原有預留發(fā)展空地，不新增占地面積。項目建設區(qū)供水、供熱、供電等配套工程設施完善。 項目進度 21 本項目建設期為 2021 年 1 月－ 2021 年 1 月 ， 從資金到位開始 12 個月內完工投產，進度安排如下： 項目進度 項目內容 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 工程整體分項設計 設備訂貨購置制造 土建施工 設備安裝及調試 人員培訓 原、輔料購 置 試 車 投 產 擬達到的經濟、技術目標及水平 項目建設完成后， ********將成為我國最大的半導體用特種陶材研發(fā)與生產基地，將達到年產 SiC 涂層石墨基 座 21000 套的生產能力，單晶硅外延基座產品生產與研發(fā)達到國際先進水平，為我國半導體用大尺寸硅單晶片生產提供堅實的設備支撐和充足的配套件供應。 預計項目完成后，產品年可實現(xiàn)銷售收入 8700 萬元，年工業(yè)增加值2750 萬元，年凈利潤 1200 萬元，年交稅金 980 萬元。 22 第四章 環(huán)保、節(jié)能及原材料供應情況 環(huán)境保護 項目建設對環(huán)境的影響 該工程項目附近無森林、草地以及文物古跡和風景名勝等。項目的建設，使該地區(qū)的地形、地物發(fā)生了變化，項目施工期間，主要污染因素是施工噪聲、建筑垃圾和揚塵。 施工期間要嚴格遵守《建筑施工廠界噪聲限值（ GB125390）》的規(guī)定，減輕施工噪聲對周圍居民生活的影響，同時建筑垃圾當及時清運，日產日清，施工工地周邊應當設置高度 米以上的圍擋，減少揚塵。 項目生產過程產生的污染物對環(huán)境的影響 該項目的生產過程屬低壓氣相沉積（ 2mmHg）接近真空，三廢排放主要是氮氣和水蒸氣，另外有少量氯化氫氣體排放，且加設淋水浴廢氣捕捉完全回收利用，用于后加工的清洗打磨工序使用。實現(xiàn)廢氣零排放，沒有環(huán)境污染，符合環(huán)保要求。 由信息產業(yè)部、國家發(fā)改委等部門聯(lián)合制定的《電子信息 產品污染控制管理辦法》從電子信息產品的研發(fā)、設計、生產、銷售、進口等環(huán)節(jié)抓起，對規(guī)范投放我國市場的電子信息產品使用有毒有害物質或元素 進行了嚴格的規(guī)定 ， 這對 實現(xiàn)有毒有害物質在電子信息產品中的替代或減量化將起到重要作用。 本項目是采用化學氣相沉積技術進行生產的，所需原材料主要為 甲基三氯硅烷 、 氬 氣、氫氣和石墨，在生產和存儲過程中都有嚴格的安全措施， 23 不會對人身和周圍環(huán)境造成損害。 SiC 涂層石墨基座產品成分主要為石墨和碳化硅，因此 對環(huán)境、資源以及人類身體生命健康以及財產安全 也不會造成 任何 破壞、損害、浪費 等 不良影響 。 能源節(jié)約 本公司使用 SiC 涂層基座專用生產設備的專利 —— “偏心進氣化學氣相沉積爐”，該爐突破了中心進氣的傳統(tǒng)模式，一爐只能做一只小件。而用偏心進氣化學氣相沉積爐可以生產多只小件，可降低電能消耗 35%。 由于本項目所使用的關鍵設備 —— 化學氣相真空碳管爐和感應爐，在生產過程中的加熱時間一般在 1 小時左右，其余 20 多個小時的時間為斷電自然冷卻時間，所以單臺設備耗能時間并非是持續(xù)式用電。在生產中實行多臺設備間歇式運行，即一臺爐子通電加熱完畢后，斷電進行冷卻時下一臺爐子再通電運行，實現(xiàn)了多臺設備低耗電功率的平 穩(wěn)運行，不會對電力供給帶來壓力。 原材料供應 主要原輔材料供應 本項目的主要原輔材料為 甲基三氯硅烷 、 氬 氣、氫氣和石墨 等， 項目所需輔料 全部可以 從周邊地區(qū) 及國內其他市場 購買，能保證供應。 供電、用水 表 項目水、電年需要表 24 序號 名稱 單位 數(shù)量 預測價格（元） 供應來源 1 水 噸 5700 自備井 2 電 萬度 460 外購 本項目生產、生活、消防用水源為自備井水，完全能夠滿足生產、生活和消防用水的需求。 本項目 用 電由 ****市供電公司供 應，裝機容量能完全滿足本項目的需要，所以電 力 供應是有保障的。 第五章 項目法人基本情況 25 企業(yè) 概況 企業(yè)名稱： ****禹王實業(yè)有限公司 法定代表人： 劉錫潛 公司 性質： 有限責任公司 企業(yè)地址： ****省 ****市通衢路北首 企業(yè) 簡介 ****禹王 實業(yè)有限公司 是以 特種陶瓷材料、 化工、 食品、 醫(yī)藥為一體的 集團公司，是 國家級重點高新技術企業(yè) 和 中國專利明星企業(yè) 。集團成立于 1986 年，所有制性質為民營， 銀行信用等級 AAA 級 ， 下屬 7 個工業(yè)企業(yè)、 1 個省級企業(yè)技術中心、 1 個研發(fā)中心、 20 多個駐外銷售分公司 、員工 1500 多人 。公司擁有國家級新產品 3 個， 國家發(fā)明專利 11 項， 承擔了 2 項國家火炬計劃。公司現(xiàn)已通過 ISO9001 質量體系認證 和 ISO14001環(huán)境 管理 體系認證。 集團下屬禹王 ****分 公司 ，