廣義的“
電子氣體”指電子工業生產中使用的氣體,是重要原材料之一;狹義的“電子氣體”特指半導體行業用的氣體。電子氣體在電子產品制程工藝中廣泛應用于薄膜、蝕刻、摻雜等工藝,被稱為半導體、平面顯示等材料的“糧食”和“源”。
在硅片制造廠,一個硅片需要兩到三個月的工藝流程,完成450道或更多的工藝步驟才能得到有各種電路圖案的芯片。這個過程包括外延、成膜、摻雜、蝕刻、清洗、封裝等諸多工序,需要的高純電子化學氣體及電子混合氣高達30多種以上,且每一種氣體應用在特定的工藝步驟中。
電子氣體是僅次于硅片和硅基材料的第二大市場需求半導體材料。隨著半導體集成電路技術的發展,對電子氣體的純度和質量也提出了越來越高的要求。電子氣體的純度每提升一個數量級,對下游集成電路行業都會產生巨大影響。
電子氣體主要應用于半導體、平面顯示、太陽能電池等領域,其中在集成電路中的應用占比最高,達到42%,其次是平板顯示行業,占比37%。在晶圓的電子級硅制造、化學氣相沉積成膜等工藝中均需電子氣體。
深度提純難度大,而純度是電子氣體質量最重要的指標
芯片加工過程中,微小的氣體純凈度差異將導致整個產品性能的降低甚至報廢。電子氣體度往往要求5N-6N級別,還要將金屬元素凈化到10-9級至10-12級。氣體純度每提高一個層次對純化技術就提出了更高的要求,技術難度也將顯著上升。
輸送及儲運對器件要求極高
高純氣體的生產和應用要求使用高質量的氣體包裝儲運容器、相應的氣體輸送管線、閥門和接口,要求相應器件耐高壓、耐高真空,對于腐蝕性氣體要求耐腐蝕,以避免二次污染的發生。而且隨著氣體純度的提高和產品種類的增多,對新的運送和儲存設備提出了新的要求。
分析檢測與質量控制要求水平高
超高純電子氣體需要對ppm(10-6)至ppb(10-9)級別的雜質進行分析,金屬離子更是要求檢測限達到ppb(10-9)至ppt(10-12)級別。
國際市場集中度極高,國內市場外資企業壟斷嚴重
據國際半導體協會Semi統計2016年全球集成電路用電子氣體市場規模約為36.1億美元。我國集成電路用電子特氣的市場規模約46億元。2016年我國電子特氣市場規模達到46億元。
雖然我國
電子氣體已經擺脫完全依賴進口的狀態,但面對國外化工巨頭已經實現的市場壟斷,國內企業依然面臨巨大的競爭壓力。中國國內電子特氣企業技術與國外仍然存在較大差距,電子特氣市場仍被外企主導。
目前雖然國內已經有了具有一定代表性的電子氣體企業,但國內目前在高端市場還處在技術比較落后的階段,產品在純度和質量上與國際大企業存在一定差距,國內電子氣體企業規模較小且一般為區域性企業,缺乏領軍型企業,產品種類也不夠豐富,國產化道路任重道遠。