什么是电子气体?电子气体有哪些？

电子气体

气体工业名词，半导体工业用的气体统称电子气体。按其门类可分为纯气，高纯气和半导体特殊材料气体三大类。特殊材料气体主要用于外延，掺杂和蚀刻工艺高纯气体主要用作稀释气和运载气。电子气体是特种气体的一个重要分支。电子气体按纯度等级和使用场合，可分为电子级，LSI(大规模集成电路)级，VLSI(超大规模集成电路)级和ULSI(特大规模集成电路)级。

近几年来，智研数据研究中心随着我国超大规模集成电路、平板显示器、光伏发电等产业的迅速发展，电子气体市场需求量明显增长，电子特种气体的国产化已是大势所趋。据了解，我国在国产化方面取得可喜进展:国产高纯氨改变了国外气体公司垄断市场的格局，高纯四氟化碳"有价无货"时代也宣告结束，高纯氯化氢已成功打开国内市场。

电子气体(Electronicgases)是超大规模集成电路、平面显示器件，化合物半导体器件，太阳能电池，光纤等电子工业生产不可缺少的原材料，它们广泛应用于薄膜、刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散等工艺。例如在目前工艺技术较为先进的超大规模集成电路工厂的晶圆片制造过程中，全部工艺步骤超过450道，其中大约要使用50种不同种类的电子气体。电子气体输送系统是指为满足工艺制程的需求，在充分保证工艺和产品安全使用的前提下，将电子气体从气源端无二次污染、控制工艺需求的流量和压力等参数、稳定地输送到工艺生产设备的用气点。根据气体性质和供应包装的不同，一般电子气体可划分为大宗普通气体、特种气体和大宗特种气体。

2018 年全球集成电路用电子气体的市场规模达到 45.12 亿美元，同比增长 16%，中国集成电路用电子特气的市场规模约 4.89 亿美元。半导体用电子特气行业增速高，庞大的市场规模，让电子特气的国产替代计划全面加速！

什么是电子特气呢？电子气体是指用于半导体及相关电子产品生产的特种气体。

通常半导体生产行业，将气体划分成常用气体和特殊气体两类。其中，常用气体指集中供给而且使用非常 多的气体，比如 N2、H2、O2、Ar、He 等。特种气体指半导体生产环节中，比如延伸、离子注进、掺和、洗涤、遮掩膜形成过程中使用到一些化学气体，也就是我们现在所说的电子特气，比如高纯度的 SiH4、PH3、AsH3、B2H6、N2O、NH3、SF6、NF3、CF4、BCl3、BF3、HCl、Cl2等，

电子特气按其本身化学成分可分为：硅系、砷系、磷系、硼系、金属氢化物、卤化物和金属烃化物七类。按在集成电路中不同应用途径可分为掺杂用气体、外延用气体、离子注入气、发光二极管用气、刻蚀用气体、化学气相沉积气和平衡气。在半导体工业中应用的有110余种单元特种气体，其中常用的有超过30种。

除了半导体产业，电子特气广泛应用于太阳能电池、移动通讯、 汽车 导航及车载音像系统、航空航天、军事工业等诸多领域，所以也被称为电子工业的“血液”。

可以说，如果想要发展半导体产业，电子特气不可或缺。电子特气贯穿半导体各步工艺制程，尤其在半导体薄膜沉积环节发挥不可取代的作用，是形成薄膜的主要原材料之一。又决定了集成电路的性能、集成度、成品率，特气若不合格轻则导致产品严重缺陷，重则导致整条生产线被污染乃至全面瘫痪。

在半导体领域，电子特气在半导体制造的材料成本中占比高达 13%，是仅次于硅片的第二大材料。之所以成本如此高，是因为电子特气的技术难度不低。

电子特气对纯度的要求很高，因为纯度如果没有达到要求的话，电子特气中水汽、氧等杂质组就容易使半导体表面生成氧化膜，影响电子器件的使用寿命，而电子特气中含有的颗粒杂质会造成半导体短路及线路损坏。可以说纯度的提高，对电子器件生产的良率和性能起到了至关重要的作用。

伴随半导体工业的不断发展，芯片制程不断提高，如今已经做到了5nm，快要逼近摩尔定律的极限，,相当于头发丝直径(约为0.1毫米)的二万分之一。所以这也对半导体生产的电子特气纯度亦提出了更高的要求。

电子特气纯度提升的影响因素主要包括“气体的分离和提纯”、“气体杂质检测和监控”、“气体的运输和储存”三个方面，以“气体的运输和储存”为例，高纯特气在储存和运输过程中要求使用高质量的气体包装储运容器、以及相应的气体输送管线、阀门和接口，确保避免二次污染，而且一些电子特气还具有自燃性、腐蚀性、毒性等，所以运输和存储都要特别小心。

目前全球特气市场包括美国空气化工、普莱克斯、德国林德集团、法国液化空气、日本大阳日酸株式会社等公司占据了全球电子特气90%以上的市场份额。国内市场也被这几大企业控制了85%的份额。

随着中国对半导体产业的扶持加大，芯片国产化率的不断提高，电子特气也要跟上步伐，能够做到自给自足。

以昊华 科技 为例，是国内唯一具有4N高纯硒化氢产品研制及批量生产能力的企业。高纯硒化氢产品填补了国内空白,指标达到国外先进水平。此外,它们企业的特种气体产品还包括绿色四氧化二氮、高纯硫化氢、二氧化碳-环氧乙烷混合气(熏蒸剂)、标准混合气体等。昊华 科技 与韩国大成合作建设的 2,000 吨/年三氟化氮项目，广泛应用于蚀刻、清洗、 离子注入等半导体生产工艺。

目前，昊华 科技 部分产品已实现 进口替代。公司工业级六氟化硫国内市占率约为 30%，电子级六氟 化硫市占率约为 70%，三氟化氮市占率约为 30%。

但目前的难题是，电子特气种类太多，如果要全部做到高端化，难度比较高，目前也缺乏领军型的企业。

2014年，国家集成电路产业投资基金成立，首期募集资金规模达1387亿元。基金二期募资于2019年完成，募资2000亿，也就是目前中国共募资3387亿，对设备制造、芯片设计和材料领域加大投资。

中国也立下了宏伟目标，明确提出在2020年之前，90-32nm设备国产化率达到50%，2025年之前，20-14nm设备国产化率达到30%，而国产芯片自给率要在2020年达到40%，2025年达到70%。

国家目前也开始对电子特气领域进行投资扶持，可以说随着中国对半导体产业的不断重视，国产全面替代计划终会成功！

梳理半导体上游材料公司芯片的上游材料，其实在介绍国家基金二期的文章里也简单提到过。今天我们再做一次物质面的全面梳理。半导体材料包括光刻胶、靶材、特殊气体等。，这个应该很多朋友都知道。目前这些半导体材料只有15%左右是国产的。在国外封锁相关产业链的情况下，国内替代仍然是重点。从机构披露的报告来看，半导体上游材料的报告数量在增加，未来国产化趋势仍将持续。这些材料可分为三类:基础材料、制造材料和包装材料。基本材料基本上，材料可以分为硅片和化合物半导体。硅片是集成电路制造过程中最重要的原材料。相关上市公司:上海新阳、晶盛机电、中环股份。化合物主要指砷化镓(gaas)、氮化镓(gan)和碳化硅(sic)等。最近热炒的氮化镓也在其中，所以并不新鲜。上市公司:三安光电、文泰科技、海特高新、士兰威、福满电子、耐威科技、海陆重工、云南锗业、赣兆光电等。制造材料。制造材料可分为六大类:电子专用气体、溅射靶材、光刻胶、抛光材料、掩膜、湿式电子化学品。电子特种气体特种气体是特种气体的一个重要分支，是集成电路(ic)、显示面板(LCD、有机发光二极管)、光伏能源、光纤电缆等电子工业生产中不可或缺的原料。它广泛应用于薄膜、光刻、刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散等工艺中，其质量对电子元器件的性能有重要影响。相关上市公司:华特燃气、雅克科技、南大光电、杭氧股份。溅射靶在高科技芯片产业中，溅射靶材是VLSI制造的必备原材料。它利用离子源产生的离子在高真空中加速聚集形成高速离子束，轰击固体表面。离子与固体表面上的原子交换动能，使得固体表面上的原子离开固体并沉积在基底表面上。被轰击的固体是溅射沉积薄膜的原料，称为溅射靶。靶材是溅射工艺的核心材料。目前a股市场从事溅射靶材的上市公司只有四家:阿诗创、友研新材、江峰电子、龙华科技。光刻胶光刻胶是电子领域微图形加工的关键材料，在半导体、LCD、PCB等行业的生产中发挥着重要作用。光刻胶是通过光化学反应将所需精细图形从掩膜版转移到加工基板上的图形转移介质，是光电信息产业中精细图形电路加工的关键材料。上市公司:南大光电、李强新材料、景瑞、荣达光敏、金龙机电、飞凯材料、江华微等光泽剂一般指cmp化学机械抛光工艺中使用的材料，一般可分为抛光垫、抛光液、调节剂和清洁剂，其中前两者最为关键。抛光垫的材料一般为聚氨酯或含饱和聚氨酯的聚酯，抛光液一般由超细固体颗粒磨料(如纳米二氧化硅、氧化铝颗粒)、表面活性剂、稳定剂、氧化剂等组成。上市公司:鼎龙(抛光垫)、安吉科技(抛光液)。掩模板又称光掩模、光掩膜、光刻掩膜，是半导体芯片光刻工艺中设计图案的载体。上市公司:菲利帕和应时。湿电子化学品又称超净高纯试剂，是指半导体制造过程中使用的各种高纯化学试剂。上市公司主要包括:多氟多、景瑞、江华微。包装材料封装材料可细分为六大类:芯片键合材料、键合线、陶瓷封装材料、引线框架、封装基板和切割材料。芯片键合材料是一种利用键合技术将芯片与基底或封装基板连接起来的材料。上市公司:飞凯材料、宏昌电子陶瓷封装材料是一种电子封装材料，用于承担电子元器件的机械支撑、环境密封和散热等功能。相关上市公司:三环集团封装基板是封装材料中最昂贵的部分，主要起到承载保护芯片，连接上层芯片和下层电路板的作用。相关公司:兴森科技、深南电路键合线，半导体用键合线，用于焊接连接芯片与支架，承担芯片与外界的关键电连接功能。相关上市公司主要有:康强电子引线框架作为半导体的芯片载体，是通过键合线实现芯片内部电路端子与外部电路(pcb)之间的电连接，形成电气回路的关键结构部件。相关上市公司:康强电子材料切割，目前主流的切割方式分为两类，一类是用划线系统切割，一类是用激光切割。相关上市公司主要有:戴乐新材料2018年，全球半导体材料销售额为519亿美元，占比矩阵材料(23.4%)、制造材料(38.7%)和封装材料(28%)。

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