【壓縮機網(wǎng)】電子特種氣體種類(lèi)多樣行業(yè)集中度高，細分領(lǐng)域整合開(kāi)啟進(jìn)口替代新征程。2016 年q*半導體行業(yè)用電子特種氣體市場(chǎng)規模達到 36.8 億美元，同比增長(cháng) 5.7%；國內方面集成電路用電子特種氣體需求約為 25 億元，預計到 2020 年將突破 68 億元。電子特種氣體行業(yè)集中度高，以美國空氣化工、美國普萊克斯、德國林德集團、法國液化空氣和日本大陽(yáng)日酸株式會(huì )社為s*的五大氣體公司占有q* 90%以上的電子特種氣體市場(chǎng)份額。國內企業(yè)以雅克科技（002409）為s*率先擬控股韓國 UP Chem 和四川科美特，切入電子氣體前驅體、刻蝕氣體和清洗氣體領(lǐng)域，開(kāi)啟細分領(lǐng)域進(jìn)口替代新征程。
電子特種氣體行業(yè)集中度高，海外企業(yè)呈現壟斷態(tài)勢。2016 年q*半導體行業(yè)用電子特種氣體市場(chǎng)規模達到 36.8 億美元，同比增長(cháng) 5.7%；國內方面集成電路用電子特種氣體需求約為 25 億元，面板顯示用電子特種氣體需求約為 22 億元， LED 需求約為 5 億元，太陽(yáng)能領(lǐng)域需求約為 8 億元，總計 60 億元。電子特種氣體集中度高，以美國空氣化工、美國普萊克斯、德國林德集團、法國液化空氣和日本大陽(yáng)日酸株式會(huì )社為s*的五大氣體公司控制著(zhù)q* 90%以上的電子特種氣體市場(chǎng)份額。
q*電子特種氣體市場(chǎng)分布
電子特種氣體種類(lèi)多，應用領(lǐng)域廣泛。電子特種氣體在半導體整個(gè)制程應用中成本占比僅為 5~6%，但由于其品種繁多，在半導體制程工藝中覆蓋廣泛，因此成為衡量半導體技術(shù)的核心產(chǎn)品。在制備特種氣體供應環(huán)節所涉及的市場(chǎng)依然是國內外公司積極布局的方向。特種氣體的分類(lèi)方式很多種，例如按照氣體本身化學(xué)成分可分為：硅系、砷系、磷系、硼系、金屬氫化物、鹵化物和金屬烴化物七類(lèi)。按照在集成電路中的作用可分為摻雜氣體、外延氣體、離子注入氣體、發(fā)光二極管用氣體、刻蝕氣體、化學(xué)氣相沉積（CVD）用氣體、載運稀釋氣體七類(lèi)。同時(shí)，以上分類(lèi)存在交叉，例如在硅烷（SiH4）既屬于硅系氣體，又屬于外延氣體，同時(shí)在化學(xué)氣相沉積中也存在應用；例如四氯化硅（SiCl4）既屬于硅系氣體，又屬于外延氣體，同時(shí)在化學(xué)氣相沉積(CVD)中也存在應用。因此，具體討論高純氣體的分類(lèi)時(shí)參考成分和應用具體歸屬。
綜合考慮特種氣體，包括五大類(lèi)：1）硅族氣體：含硅基的硅烷類(lèi)，如硅烷（SiH4）、二氯二氫硅（SiH2Cl2）、乙硅烷（Si2H6）、四氯化硅（SiCl4）、四氟化硅（SiF4）等；2）摻雜氣體：含硼、磷、砷等三族及五族原子之氣體，如三氯化硼（BCl3）、三氟化硼（BF3）、磷烷（PH3）、砷烷（AsH3）、三氯化砷（AsCl3）、三氯化磷（PCl3）等；3）蝕刻清洗氣體：以含鹵素的鹵化物及鹵碳化合物為主，如氯氣（Cl2）、三氟化氮（NF3）、溴化氫（HBr）、四氟化碳（CF4）、六氟乙烷（C2F6）等；4）反應氣體：以碳系及氮系氧化物為主，如二氧化碳（CO2）、氨（NH3）、氧化亞氮（即笑氣， N2O）等；5）金屬氣相沉積氣體：含鹵化金屬及有機烷類(lèi)金屬，如六氟化鎢（WF6）、三甲基鎵（Ga（CH3）3）等。
在半導體制造工藝中所需的常規氣體如氮氣（N2）、氧氣（O2）、氬氣（Ar）和氫氣（H2）等并不屬于特種氣體行列，但是此范圍常規氣體的高純度制備依然涉及較高技術(shù)壁壘，屬于國外壟斷及國內尋求自給替代的領(lǐng)域。目前國內電子提氣體應用領(lǐng)域派瑞科技的NF3、 WF6電子特種氣體進(jìn)入國內主流12 寸晶圓 Fab廠(chǎng)商生產(chǎn)線(xiàn)，四川科美特產(chǎn)品中 CF4 進(jìn)入臺積電 12 寸臺南 28nm 晶圓加工生產(chǎn)線(xiàn)。
1、 電子級硅制備
在西門(mén)子法還原 SiO2制備電子級硅的工藝中，涉及到的特種氣體有 SiHCl3，HCl，SiCl4 等。涉及的常規氣體有：H2 和 CO2，在此過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應包括：SiO2+C->Si+CO2↑；Si+HCl→SiHCl3+H2↑；SiHCl3+H2→Si+HCl。在整體制備工藝中還涉及 SiCl4 的還原過(guò)程：SiCl4+H2->SiHCl3。在國內上海新昇半導體公司牽頭的 12 英寸（300mm）硅晶圓的生產(chǎn)中，需要11N9 純度的電子級硅。對于此反應中涉及的電子氣體純度要求極高，在 6N9 以上，目前 12 英寸 11N9電子級硅原料均依賴(lài)于從日本進(jìn)口，上海新昇公司正在嘗試與青海地區相關(guān)企業(yè)對接測試其供應的 11N9 電子級硅，如果此類(lèi)供應商進(jìn)入中國國產(chǎn)硅晶圓體系，對于實(shí)現國內電子氣體替代具有重大推動(dòng)作用。在金屬硅到電子級單晶硅的純化過(guò)程中，為了除去其中的磷和砷等 V 族元素雜質(zhì)以及鐵、鋁等金屬元素雜質(zhì)，通常采取蒸餾和分子篩吸附脫除等物理處理工藝。其原因是，如果國內具備自行生產(chǎn) 11N9 電子級硅的產(chǎn)線(xiàn)，上游涉及 SiHCl3、 HCl、SiCl4、 H2和 CO2的企業(yè)將具有更加明顯的研發(fā)驅動(dòng)力，同時(shí)此產(chǎn)線(xiàn)也為上游氣體研發(fā)提供量產(chǎn)測試的對接平臺，因此電子特種氣體的進(jìn)口替代進(jìn)程將取決于相關(guān)原料制備的國產(chǎn)化進(jìn)程。
2、 化學(xué)氣相沉積成膜
化學(xué)氣相沉積（Chemical Vapor Deposition）是利用高真空下，氣體混合發(fā)生相關(guān)化學(xué)反應z*終成膜，在晶圓加工中物理成膜的方式包括蒸鍍法、離子電鍍法、濺鍍法，但是只有化學(xué)氣相沉積法是以氣體為原料成膜主要用于制備半導體膜和絕緣膜，其他方法涉及應用的均是惰性保護類(lèi)氣體，如 Ar、 N2等，例如導體膜的制備。由于化學(xué)氣相沉積成膜的種類(lèi)多種，因此所涉及的電子特種氣體品類(lèi)也不同，在單晶硅成膜方法包括多種，涉及的化學(xué)反應包括：SiCl4+2H2->Si+4HCl；SiHCl3+H2->Si+3HCl；SiH2Cl2->Si+2HCl；SiH4->Si+2H2。其中前三種化學(xué)反應涉及的氣體分別為 SCl4、 SiHCl3、SiH2Cl2，在生產(chǎn)大規模集成電路中可以應用，因為此時(shí)反應溫度較高，當整個(gè)半導體行業(yè)升級為超大規模集成電路時(shí)，就考慮以z*后一種的硅烷（SiH4）作為反應氣體實(shí)現低溫條件下的化學(xué)氣相沉積。
目前國內建設的多條晶圓加工生產(chǎn)線(xiàn)涉及 300mm 硅晶圓的加工中，單晶硅薄膜的制程選用 6N9 以上 SiH4 作為反應源氣體可實(shí)現在低溫條件下的化學(xué)氣相沉積制備單晶硅。在二氧化硅絕緣膜和氮化硅絕緣膜的制備中，以SiH4或 SiH3Cl2 為源氣，輔助氣體中分別涉及 6N9 級別的 O2、 N2O 和 NH3 的應用。晶圓加工工藝中生長(cháng)二氧化硅（SiO2）絕緣膜涉及的化學(xué)反應：SiH4+O2->SiO2+2H2;SiH4+N2O->SiO2+2N2+H2。晶圓加工工藝中氮化硅(Si3N4)絕緣膜涉及的化學(xué)反應：3SiH4+4NH3->Si3N4+12H2；3SiH2Cl2+4NH3->Si3N4+6HCl+6H2。
晶圓加工工藝半導體層砷化鎵（GaAs）的制備包括兩種 CVD 方法，第一種是利用氣相外延生長(cháng)法（VPE）,第二種是金屬有機物氣相沉積法（MOCVD）。VPE法是利用將 AsCl3 通過(guò)鼓泡式進(jìn)入反應爐，s*先在 H2 的還原作用下生成 As， As在沉積在 Ga 層上在 H2氣氛中涉及可逆反應z*終實(shí)現成膜。涉及的化學(xué)反應包括：4AsCl3+6H2->12HCl+As4;CaAs+HCl<->GaCl+1/2H2+1/4As4。MOCVD 法是利用鹵化物和金屬有機物在進(jìn)行化學(xué)反應z*終制備成膜：CH3)3Ga+AsH3->GaAs+3CH4。
綜上所述，目前國內在建 11 條晶圓加工產(chǎn)線(xiàn)在制備半導體膜和絕緣層的過(guò)程中涉及的電子特種氣體包括 SiH4、 SCl4、 SiHCl3、SiH2Cl2、 AsCl3、 (CH3)3Ga、AsH3 等原料氣體和 H2、 HCl、 O2、 N2O、 NH3 等反應氣體。因此，在國內半導體興起的過(guò)程中，實(shí)現 6N9 以上純度的源氣和反應氣體存在較大市場(chǎng)空間。
3、 晶圓刻蝕工藝
在晶圓制程中涉及圖案化過(guò)程中部分工藝涉及氣體刻蝕工藝的應用，也稱(chēng)干法刻蝕，此過(guò)程是利用電子特種氣體在電離條件下形成等離子體，等離子體通過(guò)物理作用和化學(xué)作用除去圖形化工藝中部分位置，刻蝕氣體的分類(lèi)也是通過(guò)基底材料的不同而不同。在刻蝕半導體 Si 基底時(shí)，主要選用氟基氣體，例如氟利昂-14（CF4），在此過(guò)程中需要刻蝕部位的 Si 與 CF4 反應生成 SiF4 而除去，其化學(xué)反應式為：Si+CF4+O2->SiF4+CO2。氟利昂-116(C2F6)和氟利昂-23(CHF3)在刻蝕硅時(shí)由于容易產(chǎn)生聚合膜從而影響刻蝕效果，但是在刻蝕 SiO2 的時(shí)候不會(huì )出現此類(lèi)現象，因此用于 SiO2 的刻蝕。同時(shí)由于半導體 Si 薄膜存在各向同性的特點(diǎn)，刻蝕選擇性差，因此后續開(kāi)發(fā)中引入氯基（Cl2）和溴基（Br2、 HBr）作用，z*終生成物中還包括 SiBr4和 SiCl4從而提高選擇性。在絕緣層 SiN4 的刻蝕中通常選用氟利昂-32（CH2F2） ,原因是 CH2F2 在刻蝕 Si和 SiO2 過(guò)程中均會(huì )產(chǎn)生聚合膜從而影響刻蝕效果。
綜上所述，目前國內在建產(chǎn)線(xiàn)匯總涉及薄膜的氣體包括 CF4 、 C2F6 、 CHF3、Cl2、 Br2、 HBr 和 CH2F2 等，但是此類(lèi)刻蝕氣體用量相對較少，刻蝕過(guò)程中需與相關(guān)惰性氣體 Ar、 N2等共同作用實(shí)現刻蝕程度的均勻。
4、 半導體摻雜工藝
在半導體材料的制備，理想條件下的 IV 族元素（Si、 Ge、 Sn）原子核外有 4 個(gè)電子，因此需要通過(guò)摻雜引入形成 N 型和 P 型半導體，在 Si 中引入 III 族元素（如 B）形成 N 型半導體，在 Si 中引入 V 族元素如（N、P）形成 P 型半導體，P 型半導體與 N 型半導體形成 PN 結是后續功能器件的基礎。因此，在 300mm大硅片制備前端11N9的高純Si的摻雜工藝中制備N(xiāo)型半導體涉及到B2H6、BBr3和 BF3 等電子氣體的應用，制備 P 型半導體涉及到 PH3、 POCl3、 AsH3、 SbCl5等電子氣體的應用。電子特種氣體的制備邏輯與超凈高純試劑的制備邏輯存在部分相似，部分電子氣體如（N2、 O2、 Ar、 NH3 等）可以通過(guò)工業(yè)氣體的分離和純化實(shí)現，此部分的制備工藝對于分離設備的依賴(lài)十分顯著(zhù)，目前國內通過(guò)進(jìn)口相關(guān)分離純化設備元件進(jìn)行拼裝改造，避開(kāi)海外技術(shù)專(zhuān)利封鎖，z*終實(shí)現純化。但是，純化過(guò)程涉及工藝從 4N9 到 6N9 的純度升級過(guò)程任重道遠，如果探索出合理的合成路線(xiàn)降低投資成本成果主流企業(yè)思考的問(wèn)題。
另一類(lèi)作為源料氣體如硅烷（SiH4）、砷烷（AsH4）等，均需要在源頭合成實(shí)現，目前均被歐、美、日等公司壟斷，小松電子金屬、三井東亞化學(xué)、帝國氧氣等是日本 SiH4的主要供應廠(chǎng)商，普萊克斯(元UCC公司)、 APCI、曼特森等是歐美等國 SiH4 的主要供應廠(chǎng)商,其制備工藝核心技術(shù)不對外公布，因此無(wú)法實(shí)現短期內的技術(shù)壁壘突破。國家開(kāi)展“02”專(zhuān)項，由中船重工第七十八研究所組織南大光電、中昊光明化工、洛陽(yáng)黎明化工、廣東佛山華特氣體和大連科利德等單位共同攻克電子特種氣體的難關(guān)。目前國內企業(yè)中雅克科技（002409）通過(guò)外延并購整合韓國 UP Chemical 電子特種氣體前驅體業(yè)務(wù)，共同開(kāi)辟?lài)鴥仁袌?chǎng)，其 SOD 產(chǎn)品目前已經(jīng)進(jìn)入 SK 海力士28nm 的 DRAM 供應鏈，未來(lái)將在集成電路產(chǎn)業(yè)基金支持下持續拓展國內客戶(hù)，同時(shí)其預計收購的四川科美特四氟化碳氣體進(jìn)入臺積電供應鏈，成為臺南14A 廠(chǎng)制定供應商，未來(lái)將布局進(jìn)入臺積電在大陸建設的晶圓產(chǎn)線(xiàn)，通過(guò)電解氟化氫過(guò)程成本優(yōu)勢擴大其未來(lái)行業(yè)競爭力。
來(lái)源：氣體分離
電子特種氣體行業(yè)集中度高，海外企業(yè)呈現壟斷態(tài)勢。2016 年q*半導體行業(yè)用電子特種氣體市場(chǎng)規模達到 36.8 億美元，同比增長(cháng) 5.7%；國內方面集成電路用電子特種氣體需求約為 25 億元，面板顯示用電子特種氣體需求約為 22 億元， LED 需求約為 5 億元，太陽(yáng)能領(lǐng)域需求約為 8 億元，總計 60 億元。電子特種氣體集中度高，以美國空氣化工、美國普萊克斯、德國林德集團、法國液化空氣和日本大陽(yáng)日酸株式會(huì )社為s*的五大氣體公司控制著(zhù)q* 90%以上的電子特種氣體市場(chǎng)份額。
q*電子特種氣體市場(chǎng)分布
電子特種氣體種類(lèi)多，應用領(lǐng)域廣泛。電子特種氣體在半導體整個(gè)制程應用中成本占比僅為 5~6%，但由于其品種繁多，在半導體制程工藝中覆蓋廣泛，因此成為衡量半導體技術(shù)的核心產(chǎn)品。在制備特種氣體供應環(huán)節所涉及的市場(chǎng)依然是國內外公司積極布局的方向。特種氣體的分類(lèi)方式很多種，例如按照氣體本身化學(xué)成分可分為：硅系、砷系、磷系、硼系、金屬氫化物、鹵化物和金屬烴化物七類(lèi)。按照在集成電路中的作用可分為摻雜氣體、外延氣體、離子注入氣體、發(fā)光二極管用氣體、刻蝕氣體、化學(xué)氣相沉積（CVD）用氣體、載運稀釋氣體七類(lèi)。同時(shí)，以上分類(lèi)存在交叉，例如在硅烷（SiH4）既屬于硅系氣體，又屬于外延氣體，同時(shí)在化學(xué)氣相沉積中也存在應用；例如四氯化硅（SiCl4）既屬于硅系氣體，又屬于外延氣體，同時(shí)在化學(xué)氣相沉積(CVD)中也存在應用。因此，具體討論高純氣體的分類(lèi)時(shí)參考成分和應用具體歸屬。
綜合考慮特種氣體，包括五大類(lèi)：1）硅族氣體：含硅基的硅烷類(lèi)，如硅烷（SiH4）、二氯二氫硅（SiH2Cl2）、乙硅烷（Si2H6）、四氯化硅（SiCl4）、四氟化硅（SiF4）等；2）摻雜氣體：含硼、磷、砷等三族及五族原子之氣體，如三氯化硼（BCl3）、三氟化硼（BF3）、磷烷（PH3）、砷烷（AsH3）、三氯化砷（AsCl3）、三氯化磷（PCl3）等；3）蝕刻清洗氣體：以含鹵素的鹵化物及鹵碳化合物為主，如氯氣（Cl2）、三氟化氮（NF3）、溴化氫（HBr）、四氟化碳（CF4）、六氟乙烷（C2F6）等；4）反應氣體：以碳系及氮系氧化物為主，如二氧化碳（CO2）、氨（NH3）、氧化亞氮（即笑氣， N2O）等；5）金屬氣相沉積氣體：含鹵化金屬及有機烷類(lèi)金屬，如六氟化鎢（WF6）、三甲基鎵（Ga（CH3）3）等。
在半導體制造工藝中所需的常規氣體如氮氣（N2）、氧氣（O2）、氬氣（Ar）和氫氣（H2）等并不屬于特種氣體行列，但是此范圍常規氣體的高純度制備依然涉及較高技術(shù)壁壘，屬于國外壟斷及國內尋求自給替代的領(lǐng)域。目前國內電子提氣體應用領(lǐng)域派瑞科技的NF3、 WF6電子特種氣體進(jìn)入國內主流12 寸晶圓 Fab廠(chǎng)商生產(chǎn)線(xiàn)，四川科美特產(chǎn)品中 CF4 進(jìn)入臺積電 12 寸臺南 28nm 晶圓加工生產(chǎn)線(xiàn)。
1、 電子級硅制備
在西門(mén)子法還原 SiO2制備電子級硅的工藝中，涉及到的特種氣體有 SiHCl3，HCl，SiCl4 等。涉及的常規氣體有：H2 和 CO2，在此過(guò)程中發(fā)生的化學(xué)反應包括：SiO2+C->Si+CO2↑；Si+HCl→SiHCl3+H2↑；SiHCl3+H2→Si+HCl。在整體制備工藝中還涉及 SiCl4 的還原過(guò)程：SiCl4+H2->SiHCl3。在國內上海新昇半導體公司牽頭的 12 英寸（300mm）硅晶圓的生產(chǎn)中，需要11N9 純度的電子級硅。對于此反應中涉及的電子氣體純度要求極高，在 6N9 以上，目前 12 英寸 11N9電子級硅原料均依賴(lài)于從日本進(jìn)口，上海新昇公司正在嘗試與青海地區相關(guān)企業(yè)對接測試其供應的 11N9 電子級硅，如果此類(lèi)供應商進(jìn)入中國國產(chǎn)硅晶圓體系，對于實(shí)現國內電子氣體替代具有重大推動(dòng)作用。在金屬硅到電子級單晶硅的純化過(guò)程中，為了除去其中的磷和砷等 V 族元素雜質(zhì)以及鐵、鋁等金屬元素雜質(zhì)，通常采取蒸餾和分子篩吸附脫除等物理處理工藝。其原因是，如果國內具備自行生產(chǎn) 11N9 電子級硅的產(chǎn)線(xiàn)，上游涉及 SiHCl3、 HCl、SiCl4、 H2和 CO2的企業(yè)將具有更加明顯的研發(fā)驅動(dòng)力，同時(shí)此產(chǎn)線(xiàn)也為上游氣體研發(fā)提供量產(chǎn)測試的對接平臺，因此電子特種氣體的進(jìn)口替代進(jìn)程將取決于相關(guān)原料制備的國產(chǎn)化進(jìn)程。
2、 化學(xué)氣相沉積成膜
化學(xué)氣相沉積（Chemical Vapor Deposition）是利用高真空下，氣體混合發(fā)生相關(guān)化學(xué)反應z*終成膜，在晶圓加工中物理成膜的方式包括蒸鍍法、離子電鍍法、濺鍍法，但是只有化學(xué)氣相沉積法是以氣體為原料成膜主要用于制備半導體膜和絕緣膜，其他方法涉及應用的均是惰性保護類(lèi)氣體，如 Ar、 N2等，例如導體膜的制備。由于化學(xué)氣相沉積成膜的種類(lèi)多種，因此所涉及的電子特種氣體品類(lèi)也不同，在單晶硅成膜方法包括多種，涉及的化學(xué)反應包括：SiCl4+2H2->Si+4HCl；SiHCl3+H2->Si+3HCl；SiH2Cl2->Si+2HCl；SiH4->Si+2H2。其中前三種化學(xué)反應涉及的氣體分別為 SCl4、 SiHCl3、SiH2Cl2，在生產(chǎn)大規模集成電路中可以應用，因為此時(shí)反應溫度較高，當整個(gè)半導體行業(yè)升級為超大規模集成電路時(shí)，就考慮以z*后一種的硅烷（SiH4）作為反應氣體實(shí)現低溫條件下的化學(xué)氣相沉積。
目前國內建設的多條晶圓加工生產(chǎn)線(xiàn)涉及 300mm 硅晶圓的加工中，單晶硅薄膜的制程選用 6N9 以上 SiH4 作為反應源氣體可實(shí)現在低溫條件下的化學(xué)氣相沉積制備單晶硅。在二氧化硅絕緣膜和氮化硅絕緣膜的制備中，以SiH4或 SiH3Cl2 為源氣，輔助氣體中分別涉及 6N9 級別的 O2、 N2O 和 NH3 的應用。晶圓加工工藝中生長(cháng)二氧化硅（SiO2）絕緣膜涉及的化學(xué)反應：SiH4+O2->SiO2+2H2;SiH4+N2O->SiO2+2N2+H2。晶圓加工工藝中氮化硅(Si3N4)絕緣膜涉及的化學(xué)反應：3SiH4+4NH3->Si3N4+12H2；3SiH2Cl2+4NH3->Si3N4+6HCl+6H2。
晶圓加工工藝半導體層砷化鎵（GaAs）的制備包括兩種 CVD 方法，第一種是利用氣相外延生長(cháng)法（VPE）,第二種是金屬有機物氣相沉積法（MOCVD）。VPE法是利用將 AsCl3 通過(guò)鼓泡式進(jìn)入反應爐，s*先在 H2 的還原作用下生成 As， As在沉積在 Ga 層上在 H2氣氛中涉及可逆反應z*終實(shí)現成膜。涉及的化學(xué)反應包括：4AsCl3+6H2->12HCl+As4;CaAs+HCl<->GaCl+1/2H2+1/4As4。MOCVD 法是利用鹵化物和金屬有機物在進(jìn)行化學(xué)反應z*終制備成膜：CH3)3Ga+AsH3->GaAs+3CH4。
綜上所述，目前國內在建 11 條晶圓加工產(chǎn)線(xiàn)在制備半導體膜和絕緣層的過(guò)程中涉及的電子特種氣體包括 SiH4、 SCl4、 SiHCl3、SiH2Cl2、 AsCl3、 (CH3)3Ga、AsH3 等原料氣體和 H2、 HCl、 O2、 N2O、 NH3 等反應氣體。因此，在國內半導體興起的過(guò)程中，實(shí)現 6N9 以上純度的源氣和反應氣體存在較大市場(chǎng)空間。
3、 晶圓刻蝕工藝
在晶圓制程中涉及圖案化過(guò)程中部分工藝涉及氣體刻蝕工藝的應用，也稱(chēng)干法刻蝕，此過(guò)程是利用電子特種氣體在電離條件下形成等離子體，等離子體通過(guò)物理作用和化學(xué)作用除去圖形化工藝中部分位置，刻蝕氣體的分類(lèi)也是通過(guò)基底材料的不同而不同。在刻蝕半導體 Si 基底時(shí)，主要選用氟基氣體，例如氟利昂-14（CF4），在此過(guò)程中需要刻蝕部位的 Si 與 CF4 反應生成 SiF4 而除去，其化學(xué)反應式為：Si+CF4+O2->SiF4+CO2。氟利昂-116(C2F6)和氟利昂-23(CHF3)在刻蝕硅時(shí)由于容易產(chǎn)生聚合膜從而影響刻蝕效果，但是在刻蝕 SiO2 的時(shí)候不會(huì )出現此類(lèi)現象，因此用于 SiO2 的刻蝕。同時(shí)由于半導體 Si 薄膜存在各向同性的特點(diǎn)，刻蝕選擇性差，因此后續開(kāi)發(fā)中引入氯基（Cl2）和溴基（Br2、 HBr）作用，z*終生成物中還包括 SiBr4和 SiCl4從而提高選擇性。在絕緣層 SiN4 的刻蝕中通常選用氟利昂-32（CH2F2） ,原因是 CH2F2 在刻蝕 Si和 SiO2 過(guò)程中均會(huì )產(chǎn)生聚合膜從而影響刻蝕效果。
綜上所述，目前國內在建產(chǎn)線(xiàn)匯總涉及薄膜的氣體包括 CF4 、 C2F6 、 CHF3、Cl2、 Br2、 HBr 和 CH2F2 等，但是此類(lèi)刻蝕氣體用量相對較少，刻蝕過(guò)程中需與相關(guān)惰性氣體 Ar、 N2等共同作用實(shí)現刻蝕程度的均勻。
4、 半導體摻雜工藝
在半導體材料的制備，理想條件下的 IV 族元素（Si、 Ge、 Sn）原子核外有 4 個(gè)電子，因此需要通過(guò)摻雜引入形成 N 型和 P 型半導體，在 Si 中引入 III 族元素（如 B）形成 N 型半導體，在 Si 中引入 V 族元素如（N、P）形成 P 型半導體，P 型半導體與 N 型半導體形成 PN 結是后續功能器件的基礎。因此，在 300mm大硅片制備前端11N9的高純Si的摻雜工藝中制備N(xiāo)型半導體涉及到B2H6、BBr3和 BF3 等電子氣體的應用，制備 P 型半導體涉及到 PH3、 POCl3、 AsH3、 SbCl5等電子氣體的應用。電子特種氣體的制備邏輯與超凈高純試劑的制備邏輯存在部分相似，部分電子氣體如（N2、 O2、 Ar、 NH3 等）可以通過(guò)工業(yè)氣體的分離和純化實(shí)現，此部分的制備工藝對于分離設備的依賴(lài)十分顯著(zhù)，目前國內通過(guò)進(jìn)口相關(guān)分離純化設備元件進(jìn)行拼裝改造，避開(kāi)海外技術(shù)專(zhuān)利封鎖，z*終實(shí)現純化。但是，純化過(guò)程涉及工藝從 4N9 到 6N9 的純度升級過(guò)程任重道遠，如果探索出合理的合成路線(xiàn)降低投資成本成果主流企業(yè)思考的問(wèn)題。
另一類(lèi)作為源料氣體如硅烷（SiH4）、砷烷（AsH4）等，均需要在源頭合成實(shí)現，目前均被歐、美、日等公司壟斷，小松電子金屬、三井東亞化學(xué)、帝國氧氣等是日本 SiH4的主要供應廠(chǎng)商，普萊克斯(元UCC公司)、 APCI、曼特森等是歐美等國 SiH4 的主要供應廠(chǎng)商,其制備工藝核心技術(shù)不對外公布，因此無(wú)法實(shí)現短期內的技術(shù)壁壘突破。國家開(kāi)展“02”專(zhuān)項，由中船重工第七十八研究所組織南大光電、中昊光明化工、洛陽(yáng)黎明化工、廣東佛山華特氣體和大連科利德等單位共同攻克電子特種氣體的難關(guān)。目前國內企業(yè)中雅克科技（002409）通過(guò)外延并購整合韓國 UP Chemical 電子特種氣體前驅體業(yè)務(wù)，共同開(kāi)辟?lài)鴥仁袌?chǎng)，其 SOD 產(chǎn)品目前已經(jīng)進(jìn)入 SK 海力士28nm 的 DRAM 供應鏈，未來(lái)將在集成電路產(chǎn)業(yè)基金支持下持續拓展國內客戶(hù)，同時(shí)其預計收購的四川科美特四氟化碳氣體進(jìn)入臺積電供應鏈，成為臺南14A 廠(chǎng)制定供應商，未來(lái)將布局進(jìn)入臺積電在大陸建設的晶圓產(chǎn)線(xiàn)，通過(guò)電解氟化氫過(guò)程成本優(yōu)勢擴大其未來(lái)行業(yè)競爭力。
來(lái)源：氣體分離
網(wǎng)友評論
條評論
最新評論