全球电子特种气体市场分布-化学气相沉积成膜

化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition）是利用高真空下，气体混合发生相关化学反应最终成膜，在晶圆加工中物理成膜的方式包括蒸镀法、离子电镀法、溅镀法，但是只有化学气相沉积法是以气体为原料成膜主要用于制备半导体膜和绝缘膜，其他方法涉及应用的均是惰性保护类气体，如 Ar、N2等，例如导体膜的制备。由于化学气相沉积成膜的种类多种，因此所涉及的电子特种气体品类也不同，在单晶硅成膜方法包括多种，涉及的化学反应包括：SiCl4+2H2->Si+4HCl；SiHCl3+H2->Si+3HCl；SiH2Cl2->Si+2HCl；SiH4->Si+2H2。其中前三种化学反应涉及的气体分别为 SCl4、SiHCl3、SiH2Cl2，在生产大规模集成电路中可以应用，因为此时反应温度较高，当整个半导体行业升级为超大规模集成电路时，就考虑以最后一种的硅烷（SiH4)作为反应气体实现低温条件下的化学气相沉积。

目前国内建设的多条晶圆加工生产线涉及 300mm 硅晶圆的加工中，单晶硅薄膜的制程选用 6N9 以上 SiH4 作为反应源气体可实现在低温条件下的化学气相沉积制备单晶硅。在二氧化硅绝缘膜和氮化硅绝缘膜的制备中，以SiH4或 SiH3Cl2 为源气，辅助气体中分别涉及 6N9 级别的 O2、 N2O 和 NH3的应用。晶圆加工工艺中生长二氧化硅（SiO2）绝缘膜涉及的化学反应：SiH4+O2->SiO2+2H2;SiH4+N2O->SiO2+2N2+H2。

晶圆加工工艺中氮化硅(Si3N4)绝缘膜涉及的化学反应：3SiH4+4NH3->Si3N4+12H2；3SiH2Cl2+4NH3->Si3N4+6HCl+6H2。晶圆加工工艺半导体层砷化镓（GaAs）的制备包括两种 CVD 方法，第一种是利用气相外延生长法（VPE）,第二种是金属有机物气相沉积法（MOCVD）。VPE法是利用将 AsCl3 通过鼓泡式进入反应炉，首先在 H2 的还原作用下生成 As,As在沉积在 Ga 层上在 H2气氛中涉及可逆反应最终实现成膜。涉及的化学反应包括：4AsCl3+6H2->12HCl+As4;CaAs+HCl<->GaCl+1/2H2+1/4As4。MOCVD 法是利用卤化物和金属有机物在进行化学反应最终制备成膜：CH3)3Ga+AsH3->GaAs+3CH4。

综上所述，目前国内在建 11 条晶圆加工产线在制备半导体膜和绝缘层的过程中涉及的电子特种气体包括 SiH4、 SCl4、 SiHCl3、SiH2Cl2、 AsCl3、(CH3)3Ga、AsH3 等原料气体和 H2、 HCl、 O2、 N2O、 NH3 等反应气体。因此，在国内半导体兴起的过程中，实现 6N9 以上纯度的源气和反应气体存在较大市场空间