全球电子特种气体市场分布-半导体掺杂工艺

在半导体材料的制备，理想条件下的 IV 族元素（Si、Ge、Sn）原子核外有 4 个电子，因此需要通过掺杂引入形成 N 型和 P 型半导体，在 Si 中引入 III 族元素（如 B）形成 N 型半导体，在 Si 中引入 V 族元素如（N、P）形成 P 型半导体，P 型半导体与 N 型半导体形成 PN 结是后续功能器件的基础。因此，在 300mm大硅片制备前端11N9的高纯Si的掺杂工艺中制备N型半导体涉及到B2H6、BBr3和 BF3 等电子气体的应用，制备 P 型半导体涉及到 PH3、POCl3、AsH3、SbCl5等电子气体的应用。电子特种气体的制备逻辑与超净高纯试剂的制备逻辑存在部分相似，部分电子气体如（N2、O2、Ar、NH3 等）可以通过工业气体的分离和纯化实现，此部分的制备工艺对于分离设备的依赖十分显著，目前国内通过进口相关分离纯化设备元件进行拼装改造，避开海外技术专利封锁，最终实现纯化。但是，纯化过程涉及工艺从 4N9 到 6N9 的纯度升级过程任重道远，如果探索出合理的合成路线降低投资成本成果主流企业思考的问题。

另一类作为源料气体如硅烷（SiH4）、砷烷（AsH4）等，均需要在源头合成实现，目前均被欧、美、日等公司垄断，小松电子金属、三井东亚化学、帝国氧气等是日本 SiH4的主要供应厂商，普莱克斯(元UCC公司)、 APCI、曼特森等是欧美等国 SiH4 的主要供应厂商,其制备工艺核心技术不对外公布，因此无法实现短期内的技术壁垒突破。国家开展“02”专项，由中船重工第七十八研究所组织南大光电、中昊光明化工、洛阳黎明化工、广东佛山华特气体和大连科利德等单位共同攻克电子特种气体的难关。目前国内企业中雅克科技（002409）通过外延并购整合韩国 UP Chemical 电子特种气体前驱体业务，共同开辟国内市场，其 SOD 产品目前已经进入 SK 海力士28nm 的 DRAM 供应链，未来将在集成电路产业基金支持下持续拓展国内客户，同时其预计收购的四川科美特四氟化碳气体进入台积电供应链，成为台南14A 厂制定供应商，未来将布局进入台积电在大陆建设的晶圆产线，通过电解氟化氢过程成本优势扩大其未来行业竞争力。