含氟电子气体市场壁垒高,纯化和包装环节提升空间大

宁洋

新一代汽车,能源,新材料,互联网

  • 2019-11-15
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含氟电子气体包括氟化物系列、含氟硅化物、含氟硼化物和含氟锗化物等电子气体,占电子气体总体市场份额较高,是支撑半导体行业的重要原材料。本文介绍了含氟电子气体的种类、现状和技术难点,并简要分析了产业的发展趋势,认为传统氟化工企业的逐渐渗透是含氟电子气体进口替代的中坚力量。

摘要:含氟电子气体包括氟化物系列、含氟硅化物、含氟硼化物和含氟锗化物等电子气体,占电子气体总体市场份额较高,是支撑半导体行业的重要原材料。本文介绍了含氟电子气体的种类、现状和技术难点,并简要分析了产业的发展趋势,认为传统氟化工企业的逐渐渗透是含氟电子气体进口替代的中坚力量。

国内含氟电子气体产业自2000年开始发展,目前已具备部分产品的大规模生产,但由于市场接受度不高,国内企业多采用出口转内销的方式“曲线”销售,近年来随着政策的支持,这种模式逐渐被打破,产品的研发、生产及销售逐渐走上正轨。

含氟电子气体分为氟化物等4个系列产品

含氟电子气体是电子气体领域的高端产品,主要包括氟化物系列、含氟硅化物、含氟硼化物和含氟锗化物等电子气体,主要用作清洗剂、蚀刻剂、掺杂剂和成膜材料等,约占电子气体市场用量的33%左右。

  表1 含氟电子气体主要品种

  

  (资料来源:《我国含氟电子气体发展现状及技术进展》)

国内企业面对较高的行业壁垒,与外资竞争难度大

含氟电子气体行业具有投资大、技术门槛儿高、用户认可周期长的行业壁垒,国内电子气体行业发展历史较短,相较外资企业具有的技术优势、用户优势,短时间内难以竞争。

外资企业占据国内含氟电子气体市场的90%以上。国外的含氟电子气体除C4F6和C5F8尚未实现大规模生产,其他种类品种齐全、规模大、产品品质较高,龙头企业主要有杜邦、索尔维、昭和电工、林德、空气产品、液化空气、马西森等气体公司,占据国内相关半导体行业市场用量超90%。

在较高的行业壁垒下,国内企业与外资寡头企业竞争难度大。国内电子气体产业自2000年才开始建立体系,早期比较依赖合资引进技术,造成技术积累相比较为薄弱,也未带动相关材料产业的发展。目前,国内企业已能够自主规模化生产CF4、CHF3、CH2F2、CH3F、C2F6、C-C4F8、SF6、NF3、BF3、COF3等含氟电子气体,但在短时间内难以获得下游企业的认可,市面上仅CF4、SF6和NF3有一定量的销售。

四大核心技术中,纯化和包装技术尚有较大提升空间

含氟电子气体的生产具有合成、纯化、分析检测和包装四大核心技术。国内相关技术和配套设备与国外相比还有一定提升空间,主要的关键点在纯化和包装材料两大领域。

合成技术上,国内氟化工企业具有较高技术基础,但目前国内生产含氟电子气体的企业多以进口粗制品加工为主。合成技术较为复杂,国内生产含氟电子气体的企业多从国外直接进口粗品气体原料进行后续的开发生产。实际上,国内的传统氟化工行业较为成熟,随着氟化工企业逐渐进入含氟电子气体行业,这一趋势将会逐渐逆转。

纯化技术上,半导体行业对电子气体纯度要求越来越高,国内企业在相关配套设备和仪器材质上还有提升空间。气体纯化方法主要有精馏法、吸附法、冷冻法、膜分离法等,实际生产中多采用其中的几种组合。在下游集成电路的刻蚀及清洗等过程中,百万分之几的微量杂质气体进入工序中即能使元件存储的信息量减少,从而导致产品质量的下降,气体的纯度决定了半导体的质量和性能,因此含氟电子气体整体往超超纯净的方向发展,对相关配套设备及仪器的材质的要求较高,国内大部分企业产品的纯度达不到99.99999%的要求,仅能应用于低端领域。

分析技术上,微量和痕量杂质的检测是把控电子气体纯度的关键环节,不同的含氟电子气体具有对应的分析方法。目前分析方法有电量法、露点法、电解法和光腔衰荡光谱法等,其中电解法不适用于含P2O5的气体分析;露点法不适合用于饱和蒸气压与水接近的气体分析;光腔衰荡光谱法不适用于光照易分解和含有对水的吸收光谱有干扰的组分的气体,各有局限性,应用中根据不同的含氟电子气体选择适当的方法,总体技术成熟。

包装技术上,储气钢瓶的内壁处理技术和标准亟需提升。含氟电子气体主要使用经过处理的、可保证内部气体稳定的钢瓶包装,钢瓶的内壁需经氧化、钝化、涂树脂、化学及电化学抛光等多道工序处理,内表面具有较高的光洁度和惰性,目前国内的相关技术和标准相比国外略显滞后,继续提升。

政策引导传统氟化工向含氟电子气体领域渗透

国家已颁布的《国家集成电路产业发展推进纲要》、《中国制造2025)》、《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》等政策,正促使国内超大规模的集成电路、显示器、太阳能电池等产业的高速发展,含氟电子气体的市场领域愈发广阔。

在《中国氟化工行业“十三五”规划》中,进一步提出含氟电子气体属于重点研发和培育类,逐步引领传统氟化工企业逐渐向含氟电子气体领域渗透。

在技术上,含氟电子气体生产提纯的一系列技术也是目前氟化工行业研究和开发的热点,其中纯化和包装材料的研发是国产产品进军高端应用领域的关键因素。

结语

含氟电子气体包括氟化物系列、含氟硅化物、含氟硼化物和含氟锗化物等电子气体,主要用作清洗剂、蚀刻剂、掺杂剂和成膜材料等,约占电子气体市场用量的33%左右;国内企业面临投资大、技术门槛儿高、用户认可周期长等行业壁垒,与外资竞争难度大;在合成、纯化、分析检测和包装四大核心技术中,纯化和包装环节器材有所不足,技术尚有较大提升空间;政策引导传统氟化工向含氟电子气体领域渗透。


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