【導(dǎo)讀】核準(zhǔn)通過，歸檔資料。未經(jīng)允許，請勿外傳！

　　

【正文】 企業(yè)負(fù)責(zé)人情況 ................................ 24 企業(yè)新產(chǎn)品研發(fā)能力及內(nèi)部管理體系 ............... 25 企業(yè)從事該產(chǎn)品生產(chǎn)的條件、 產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ) .............. 27 3 第八章 項目實施進度計劃 ............................. 28 第一章 概述 項目提出背景 砷化鎵（ GaAs）單晶是一種重要的半導(dǎo)體光電子和高速高頻用半導(dǎo)體微電子材料，在國際上其產(chǎn)量僅次于硅。 HB工藝是研究開發(fā)最早的 GaAs 單晶生長工藝，也是目前生產(chǎn)量最大的工藝， HBGaAs 單晶年產(chǎn)量占全世界 GaAs 單晶年產(chǎn)量的50%（ 2021 年全球的 GaAs 單晶產(chǎn)量約 140t）。 HBGaAs 單晶生長設(shè)備及生長過程涉及到物理、化學(xué)、冶金學(xué)、自動控制、機械工藝等多個學(xué)科，技術(shù)含量高，批量生產(chǎn)工藝難度大，日本、美國等少數(shù)廠家在上世紀(jì)八十年代前后即開始批量生產(chǎn)，但其所使用的生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝及晶片加工技術(shù)對外嚴(yán)格保密。 國際上 HBGaAs 單晶生產(chǎn)以日本住友電工公司為主，其產(chǎn)量約占全世界產(chǎn)量的 60%（ 2021 年為 62%），所提供的晶片以Φ 2” ，Φ ”為主。 Φ 2”，Φ ” 水平砷化鎵單晶近年來大量用于紅外 LED 和高亮度 LED，是目前生產(chǎn) 量和需求量最大、增長率最快的化合物半導(dǎo)體器件之一。但是由于國內(nèi)目前還 沒有生產(chǎn)該產(chǎn)品的企業(yè)，使國內(nèi)企業(yè)對該產(chǎn)品的需求 主要依賴進口 ，造成大量資金流向國外。本項目 產(chǎn)品 的研發(fā)工作正是在這一背景下提出并開展的。 技術(shù)開發(fā)狀況 “水平砷化鎵單晶材料產(chǎn)業(yè)化” 2021 年被原國家計委批復(fù)為國家高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化示范工程項目，并于 2021 年通過中國有色金屬工業(yè)協(xié)會組織的科技成果鑒 4 定，鑒定結(jié)果為 ：該項目的技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量達到了國際先進水平。 本項目產(chǎn)品目前關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)突破，并開始批量生產(chǎn)，產(chǎn)品已成功進入國 內(nèi) 外市場。 下一步工作中， 企業(yè)計劃 在進一步綜合優(yōu)化現(xiàn)有工藝技術(shù)基礎(chǔ)上，使Φ 2”HB－ GaAs 單晶成品率由現(xiàn)在的 75%增加到 85%。 EPD5 103cm－ 2。使Φ ” HB－ GaAs 單晶成品率由現(xiàn)在的 55%增加到 70%， EPD5 103cm－ 2。以進一步提高產(chǎn)品的性價比從而增強其競爭力。 現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)規(guī)模 本產(chǎn)品 2021 年通過鑒定后開始進行小規(guī)模生產(chǎn)， 2021 年該產(chǎn)品銷售收入達到 400 萬元， 2021 年產(chǎn)品銷售收入達到 1000 萬元，預(yù)計 2021 年銷售收入可達到 1800 萬元，凈利潤達到 180 萬元。 項目產(chǎn)品的主要用途、性能 本項目產(chǎn)品近年來大量用于紅外 LED（波長 800900nm）和高亮度（ High brightHB） LED— 即 AlGaInP/GaAs 高亮度紅、橙、黃色 LED，是目前生產(chǎn)量和需求量最大、增長率最快的化合物半導(dǎo)體器件之一。 主要技術(shù)與性能指標(biāo) 如下： N型（摻 Si） n(cm3)：（ 2～ 40） 1017；μ n(cm2/)：≥ 1400；晶片直徑（ mm）： 177。 ，177。 ； EPD(cm2)：≤ 1 104。 P型 (摻 Zn) p(cm3)：（ 2～ 50） 1018；μ P(cm2/)：≥ 50（ 50～ 100）；晶片直徑（ mm）：177。 ， 177。 ； EPD(cm2)：≤ 1 104。 投資的必要性 本項目產(chǎn)品近年來大量用于紅外 LED 和高亮度 LED，市場前景非常廣。但是目前國內(nèi)還沒有一家進行該項目產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn) 的企業(yè) ，國內(nèi)企業(yè)對該產(chǎn)品的需 5 求主要依賴進口， 而進口產(chǎn)品價格昂貴，造成生產(chǎn)成本的提高。為緩解這種局面，本公司 在原有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上， 組織研發(fā)人員進行了該產(chǎn)品研究開發(fā)工作， 目前該產(chǎn)品技術(shù)已基本成熟，關(guān)鍵問題已經(jīng)解決， 產(chǎn)品 于 2021 年 9 月通過了中國有色金屬工業(yè)協(xié)會組織的科技成果鑒 定，鑒定結(jié)果為：該項目技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量均達到國際先進水平，同類商品國際市場占有率接近 10%。 隨著 LED 在各個應(yīng)用領(lǐng)域用量的大幅度增長 ， 本項目產(chǎn)品的市場越來越廣闊。 為 進一步 滿足不斷增長的國內(nèi)外市場對該產(chǎn)品的需求，本企業(yè)計劃投資 擴大生產(chǎn)規(guī)模， 增加產(chǎn)量，提高市場占有率， 實現(xiàn)產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化 。 預(yù)期經(jīng)濟效益 本項目 2021 年達產(chǎn)，達產(chǎn)期年銷售收入 3300 萬元，年凈利潤 451 萬元，上繳利稅 592 萬元，利稅率達到 %。 本企業(yè)實施該項目的優(yōu)勢 技術(shù)優(yōu)勢： 項目承擔(dān)單位 國瑞公司前身是 北京有色金屬研究總院化合物半導(dǎo)體材料研究室， 從 1958 年就開始水平 GaAs 單晶研究，已有 40 多年研究開發(fā)經(jīng)驗，擁有一支由該領(lǐng)域知名專家教授及長期從事該項目研究的高工組成的研發(fā)隊伍，這支隊伍對該項目產(chǎn)品擁有絕對技術(shù)優(yōu)勢。 該項目技術(shù)路線設(shè)計合理，關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)突破，其余技術(shù)完全能夠?qū)崿F(xiàn)，項目產(chǎn)品目前已通過權(quán)威部門檢測和鑒定，鑒定結(jié)果為國際先進。項目目前已有部分產(chǎn)品銷售國內(nèi)外，用戶中包括 日本住友電工公司、韓國 Prowtech 公司 等世界知名企業(yè) 和 中科鎵英公司等國內(nèi)用戶，對該產(chǎn)品 用戶一致反映良好。 營銷優(yōu)勢： 公司 位于 廊 坊市 經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)，擁有 水平 GaAs 生產(chǎn)廠房 ，公司 研發(fā)基地 在北京有研總院 。 公司 在 水平 GaAs 生產(chǎn)技術(shù)方面處于國際先進水平，公司是國內(nèi)唯一的批量生產(chǎn)水平 GaAs 晶片、 GaP 晶片的企業(yè) 。 公司成立了由具有多年 水平 GaAs 研究開發(fā)經(jīng)驗的專業(yè)人員組成的銷售隊伍，這支隊伍熟悉本項目產(chǎn)品各項性能指標(biāo)，了解客戶需求，比較利于開展工作。 6 同時，由于本項目產(chǎn)品性價比高于國外同類產(chǎn)品，因此在國際上具有強競爭力。目前產(chǎn)品已經(jīng)進入國際市場，被日本住友電工集團、韓國 Prowtech 公司 等世界知名企業(yè)應(yīng)用。日本 住友電工集團一向?qū)ν鈦懋a(chǎn)品 要求極為嚴(yán)格，本公司產(chǎn)品能夠大量進入該集團，說明本產(chǎn)品極具競爭力。 管理優(yōu)勢： 我公司擁有一支素質(zhì)高、業(yè)務(wù)精、專業(yè)搭配合理的管理隊伍， 70％的公司員工具有大專以上學(xué)歷。管理團隊知識層次高，具有高度的凝聚力、勇于開拓的創(chuàng)新性和豐富的管理經(jīng)驗。高素質(zhì)的員工群體、現(xiàn)代科學(xué)的管理方式、可靠的質(zhì)量保證體系的完美結(jié)合，使產(chǎn)品質(zhì)量得到充分保證。公司在日常生產(chǎn)和管理中，注重提升員工的質(zhì)量意識，在員工頭腦中筑起了質(zhì)量保證的長城。公司的質(zhì)量控制管理體系嚴(yán)格按照 ISO9001 施行，公司已于 2021 年通過該認(rèn)證。 公司按照建立現(xiàn)代企 業(yè)制度的要求，制定了一整套完備的管理制度，包括人事管理制度、財務(wù)管理制度、銷售管理制度、技術(shù)開發(fā)獎勵制度等。實行物質(zhì)獎勵與精神獎勵相結(jié)合，獎酬激勵、人才使用激勵與企業(yè)文化激勵相結(jié)合，短期激勵與長期激勵相結(jié)合的綜合激勵方式。自公司成立以來，憑借自身雄厚的實力和良好的管理體制，在國內(nèi)外用戶中樹立了良好的形象。 這為本項目的順利實施提供了制度上的保障。 第 二 章 技術(shù)可行性分析 項目技術(shù)路線 、 工藝 設(shè)備的 合理性和成熟性、關(guān)鍵技術(shù)的先進性 項目技術(shù)路線 多晶合成 —— 單晶生長 —— 晶體加工 工藝 流程為： 6NGa+6NAs— 裝管、脫氧 — 封管 — 多晶合成（約 24小時） — 多 7 晶清潔處理 — 封管（余 As摻雜劑、放籽晶） — 裝入單晶爐 — 單晶生長（ 7～ 8天）— （熔料、接籽晶、走車生長單晶、降溫、出爐） — 晶體測試 工藝 及設(shè)備 的合理性和成熟性 自行設(shè)計的 HBGaAs 單晶生長系統(tǒng) 本項目研發(fā)生產(chǎn)采用 自行設(shè)計 的 水平砷化鎵單晶生長系統(tǒng)，該生長系統(tǒng)在國際上未見成型產(chǎn)品，本項目單位根據(jù)多年工藝、技術(shù)積累，選用精密的溫控儀表（歐陸智能式溫控儀）和機械傳動系統(tǒng)（雙向?qū)к壓屯竭M電機帶動精密絲杠組合），可保證在長達 7~10 天的單晶生長過程中溫控精度177。 ℃，爐體移動速度最低時（ ㎜ /小時）爬行不大于 4μ m。采用優(yōu)質(zhì) SiC 管支撐石英反應(yīng)管使石英反應(yīng)管長期處于高溫（ ~1300℃）下時膨脹度不至影響單晶生長（反應(yīng)管外徑擴大不超過 10 ㎜）。 石英舟的預(yù)處理技術(shù) HBGaAs 單晶生長是在密封于石英反應(yīng)管中的石英舟中進行的，因此首先要解決的是石英舟與熔體的粘舟問題。只有不粘舟才能保證單晶生長順利，不出多晶、孿晶。生長完成后，晶體易從舟中取出（脫舟良好）；且生長的晶體完整性好（ EPD 符合產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)）。這個問題曾是困 擾 HBGaAs 單晶生長的一個較嚴(yán)重問題。很多單位曾試用過石英舟表面涂碳，“碳舟”雖可避免粘接問題，但碳易大量摻入 GaAs 晶體成為有害雜質(zhì)，從而使晶體報廢。本項目承擔(dān)單位國瑞公司經(jīng)多年研究、實踐找到了解決“粘接 ” 問題的良好方法，成為本公司一項獨特的專有技術(shù) —— 石英舟預(yù)處理技術(shù) ,該項技術(shù)主要是在適當(dāng)?shù)娜軇┲羞M行熱處理，它可保證在長達 7 天的單晶連續(xù)生長中，熔體與舟不粘接，單晶生長完成后，單晶順利脫舟。 縱向溫度分布技術(shù) 通過中高溫?zé)釄龅暮侠砼渲?，提高晶片的縱向均勻性，有利于提高成品率。本項目所設(shè)計的水平 單晶爐是一種多段式兩溫區(qū)爐，只有熱場配置合理即溫度梯度合適才有可能生長出合格單晶，公司技術(shù)人員經(jīng)過反復(fù)實驗、比較、不斷優(yōu)化， 8 設(shè)計出了合理熱場，優(yōu)化了溫度分布，為提高單晶生長成品率、實現(xiàn)該工藝的產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)造了又一個有利條件。 本項目中，單晶生長采用兩步法，即：先合成多晶然后再一次備料生長單晶，備好的多晶放入兩溫區(qū)多段加熱爐中生長單晶（謂之無砷端生長技術(shù)）。兩溫區(qū)爐高溫區(qū)溫度為 1240～ 1260℃。中溫區(qū)為 1120～ 1200℃。這種加熱結(jié)構(gòu)既得到所需的溫度分布，又可抑制生長過程中 Si 的污染。 Si 污染是由于舟、石 英管都是石英即 SiO2材料、易于使 Si 并入熔體和單晶中。抑制 Si 污染的機理是： 在 GaAs 合成和晶體生長中，高溫區(qū)發(fā)生熔體中的 Ga與石英反應(yīng) 4Ga（ L） +SiO2(S)=Si(S)+2Ga2O(g) (1) 2Ga(L)+ SiO2(S)=SiO(g)+Ga2O(g) (2) Si(S)+SiO2(S)= 2SiO(g) (3) L． S． g 分別表示液、固、氣相。 反應(yīng)（ 1）使 Si進入 GaAs，反應(yīng)（ 3）使部分 Si與 SiO2反應(yīng)生成氣相 SiO逸出，二者差值，造成 GaAs 中 Si的并入。 高溫區(qū)的氣相 Ga2O擴散到中溫區(qū)發(fā)生如下反應(yīng)： 3 Ga2O(g)+As4(g)=Ga2O3(S)+4GaAs(S) (4) SiO(g)=SiO(S) (5) 反應(yīng)（ 4）消耗了 Ga2O，使反應(yīng)（ 1）向右繼續(xù)進行，加劇了 Si 向 GaAs中的并入。反應(yīng)（ 4）與溫度關(guān)系密切，如將溫度升到 1100℃以上，反應(yīng)（ 4）基本停止，從而可抑制反應(yīng)（ 1）向右方進行：故將該溫區(qū)溫度 維持在 1120℃以上。 我們對多段爐的設(shè)計，各段爐溫的單獨控制及其協(xié)調(diào) ” 配合 ” 控制也進行了反復(fù)實驗研究并不斷進行了優(yōu)化，對提高單晶生長成品率發(fā)揮了重要作用。 單晶生長速度有時也稱為結(jié)晶速度（本工藝中視為石英反應(yīng)管相對于加熱爐的相對移動速度）是另一個重要的技術(shù)參數(shù)：因為熔體結(jié)晶的快慢與結(jié)晶潛熱的產(chǎn)生，正常傳遞密切相關(guān)，結(jié)晶速度控制不當(dāng)，會嚴(yán)重干擾內(nèi)加熱爐所形 9 成的溫度分布，進而影響單晶正常生長，本項目在對熱場配置進行優(yōu)化時，兼顧了采用合適的結(jié)晶速度這一重要參數(shù)。 固液界面特種加熱爐 可很好調(diào)整固液界面形 狀，這對生長不同晶向晶體、降低位錯密度，提高成品率都十分重要。單晶生長過程中固液界面形狀的控制是提高成品率的關(guān)鍵技術(shù)。在水平單晶生長過程中，無法完全按器件制造所要求的晶向生長，即晶體生長方向與晶片的晶向有一定的夾角，這導(dǎo)致了水平 GaAs 單晶的切片，一般都要“斜 ” 切（因而切片技術(shù)難度較大），為使所切晶片上電學(xué)參數(shù)（尤其是載流子濃度）均勻分布，固液界面也必須與生長方向成一定角度。因為雜質(zhì)（主要是摻雜劑）的分凝是以固液界面為“界線 ” 的，如果單晶生長過程中固液界面與生長方向之間角度和所切晶片晶向與單晶生長方向之間角 度不一致，所切晶片上的載流子濃度會形成“濃度梯度 ” ，即得不到均勻分布，這會對在 GaAs 晶片上生長外延材料及器件的成品率和性能造成不良影響。角度不一致還有可能在晶體內(nèi)部出現(xiàn)熱應(yīng)力而導(dǎo)致晶體完整性差，使 EPD 增大，從而降低成品率。國內(nèi)外在水平GaAs 單晶研究開發(fā)中，多年來都是使用管狀加熱爐。因此，固液界面只能與生長方向垂直，無法得到所需要的偏角α。 管狀加熱爐除了無法得到所需“偏角 ” α以外，還很難調(diào)制固液界面本身的“平坦度 ” ， 由于砷化鎵熱導(dǎo)率相對較低，在采用管狀加熱爐的情況下固液界面四周的熱環(huán)境是“固定的 ” ，無法變動的，加上熱輻射和固液界面的結(jié)晶潛熱難以導(dǎo)出，使熔體“邊緣 ” 溫度低于中心處溫度，往往使固液界面凹向熔體。這種界面非常容易出孿晶，或使晶體的 EPD 增大，降低成品率。 在單晶生長理論中，理想的固液界面形狀應(yīng)為平坦的或略為凸向熔體，做到這一點，加熱體的設(shè)計和制造非常關(guān)鍵。 加熱體是單晶生長的核心，對單晶生長影響非常大，是決定單晶生長成功與否的關(guān)鍵因素之一。該產(chǎn)品的設(shè)計和制造是本公司多年科研的結(jié)晶。本公司在爐體結(jié)構(gòu)的設(shè)計；保溫層的設(shè)置和配置；加熱區(qū)段設(shè)置；加熱區(qū)域設(shè)置等方面均取得了很大進步。目前制作的加熱體 ，截面區(qū)（固液交界面區(qū)）有特殊加熱結(jié)構(gòu)。高溫區(qū)各加熱段設(shè)計合理，中溫區(qū)有后加熱體設(shè)置，其余各區(qū)設(shè)置合適；在產(chǎn)品 10 試制過程中