我国半导体电子特种气体行业概况研究

我国半导体电子特种气体行业概况研究

（一）行业概况

1、特种气体概述

特种气体属于工业气体的一种。工业气体是现代工业重要的基础原料，根据不同气体的生产工艺和用途，可以将工业气体分为特种气体、合成气体、空分气体三大类。

其中，特种气体是指在特定领域中应用的对纯度、品种、性质有特殊要求的气体，包括电子气体、标准气体、高纯度气等种类，可应用于电工电子、半导体、液晶面板、光纤、医学研究及诊断等多个领域；

合成气体是指采用废气回收、焦炉气分离或电解等方式合成方式生产的气体；

空分气体是指经空分设备从空气中分离出来的气体，包括氧、氮、氩等气体。

目前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，特种气体市场需求量明显增长，尤其在集成电路、LED、LCD、分立器件、非晶硅太阳能电池和光导纤维等高端制造方面，特种工业气体凭借自身的良好的特性更是显得尤为重要。在电工领域，以六氟化硫为代表的特种工业气体有着其它绝缘介质无法比拟的特性，不存在老化问题，与此同时，工业气体绝缘设备具有体积小、不受外界环境影响、运行安全可靠、配置灵活和维护简单、检修周期长等优点，加之在技术上的先进性和经济上的优越性，已广泛应用于城市供电、发电厂、大型工矿企业、石油化工、冶金和铁道电气化等高压输变电系统中，如气体绝缘变压器、输电线路、断路器、电缆、气体组合电器等，在社会经济发展中起到重要作用。

（二）行业管理

1、主管部门

目前，我国对气体行业的监管采取国家宏观调控和行业自律相结合的方式。行业主管部门包括国家发展和改革委员会、工业和信息化部、国家质量检验检疫总局、国家安全生产监督管理总局、国家食品药品监督管理局、国家环境保护部，行业自律组织为中国工业气体协会。

2、政策法规

工业气体经营企业在气体的生产、充装、运输等经营环境中需要遵守相关法律法规，并依法办理相应各类经营许可和资质证书，具体情况如下表所示：

3、行业产业政策

工业气体行业是我国产业政策重点支持发展的高新技术产业之一。国家科技部2009年发布《国家火炬计划优先发展技术领域》，将“专用气体”列入优先发展的新材料及应用领域。2016年科技部、财政部、国家税务局对《高新技术企业认定管理办法》进行了修订完善，新修订的《管理办法》中把工业气体相关多个领域列为国家重点支持的高新技术领域。

（三）行业分析

（1）电子特种气体在半导体集成电路制造过程中发挥重要作用

1）半导体材料是半导体集成电路产业的基础

半导体集成电路产业链主要分为集成电路设计、制造、封装、测试四个环节，其中制造和封装环节，除了制造厂商，还包括大量的半导体材料和设备厂商，半导体材料和设备的性能将对制造工艺的实施起到决定性的作用。根据半导体产品生产流程，半导体材料分为晶圆制造材料和半导体封装材料两类，尤其在半导体晶圆制造环节，不同的半导体材料发挥不同的作用，具体如下：

由上表看出，在半导体制造过程中涉及的材料众多，在半导体集成电路的生产过程中，从芯片生长到最后器件的封装，几乎每一步、每一个环节都离不开电子特种气体，因此电子特种气体被称为半导体材料的“粮食”和“源”。

在半导体制造环节，如上图所示，集成电路制造流程中涉及的工艺和技术较多，每一步均需要多种半导体材料，尤其用于半导体清洗过程的超净高纯试剂和薄膜形成过程的电子特种气体，更是在多种制造环节中都有重要作用。其中，半导体特种气体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。半导体材料是半导体集成电路产业的物质基础属于半导体产业链的上游，是一个半导体集成电路产业的基石。半导体材料的质量和供应能力直接影响下游产业的质量和竞争力。电子特种气体对于半导体集成电路芯片的质量和性能具有重要意义。

在半导体集成电路的设计、制造、封装、测试等环节中，半导体晶圆制造是对半导体集成电路芯片的性能影响最为重要的环节，决定着集成电路芯片的电学性能以及生产成本。在生产实践过程中，所有的半导体材料都需要对原料进行提纯，要求的纯度在6个“9”以上，最高达11个“9”以上。超过大规模集成电路对半导体晶片的加工精度有很高的要求，如平坦度要求在200mm的抛光晶片中为微米级、灰尘颗粒在一个硅片上不多于10个，表面杂质浓度小于10-11g/cm3。

在半导体晶圆制造环节中，电子特种气体材料更是用途广泛，在清洗、薄膜沉积、刻蚀、掺杂等工艺中均有使用，电子特种气体纯度和洁净度直接影响到光电子、微电子元器件的质量、集成度、特定技术指标和成品率，并从根本上制约着电路和器件的精确性和准确性，对于半导体集成电路芯片的质量和性能具有重要意义。具体而言，科美特主要生产的是刻蚀、清洗气体，UP Chemical主要生产的产品是用于薄膜沉积的高介电常数前驱体以及硅族气体。

2）电子特种气体是半导体集成电路产业迈向更高制程的推动力

随着半导体制程的快速缩小以及制作工艺的纯熟，许多新型材料得到快速的应用。诸如High-K材料、金属氮化物材料等新兴材料的需求开始出现大幅上涨。其