半导体电子特气行业报告：电子气体（56页）

电子特种气体(Special Gas)是用于生产半导体、液晶、太阳能电池等各种电 子产品时使用的特殊高纯气体。在生产工艺方面，电子特气参与到离子注入、刻 蚀、气相沉积、掺杂等流程中；下游应用方面，电子特气涵盖半导体、化工、医 疗、环保和高端装备制造等领域。截止至 2020 年，特种气体中的单一气体（不包 含混合气体）共有 260 种。电子气体的应用领域通常包括，集成电路、显示面板、光伏等，不同种类的 气体在各个应用领域发挥不同的作用。在集成电路制造中，电子气体根据不同工 艺，可分为掺杂用气体、离子注入气、清洗用气、刻蚀用气体和光刻气。在显示 面板生产中，电子气体的主要工艺分为清洗、刻蚀和薄膜沉积。其中，在薄膜沉 积工序中，CVD 在玻璃基板上沉积二氧化硅薄膜所使用的特种气体，主要为三氟化氮、硅烷、磷烷、超纯氨气等。在太阳能电池生产中，电子气体的主要工艺为 扩散、薄膜沉积和刻蚀等。三氯氧磷和氧气用于扩散工艺；硅烷、氨气、二乙基 锌、乙硼烷用于薄膜沉积；四氟化碳用于刻蚀。在液晶面板领域，电子特气占电子气体总成本的 30%-40%，远小于电子大宗 气体的 60%-70%；集成电路方面，二者的成本占比基本持平；从 LED 和光伏来 看，电子大宗气体占电子气体总成本的 40%-50%，略低于电子特气的成本占比； 

在光纤通信领域，电子特气的成本占比相对更高，约为 60%。电子气体广泛的应用于晶圆的生产过程。以单晶硅片的生产为例，主要含硅 烷、二氯二氢硅、乙硅烷等。在晶圆制造中，主要涉及的气体类别有：1）掺杂气 体：含硼、磷、砷等三族及五族原子的气体，如三氯化硼、三氟化硼、磷烷、砷 烷等；2）蚀刻清洗气体：以含卤化物及卤碳化合物为主，如氯气、三氟化氮、溴 化氢、四氟化碳、六氟乙烷等；3）反应气体：以碳系及氮系氧化物为主，如二氧 化碳、氨、氧化亚氮等；4）沉积气体：含卤化金属及有机烷类金属，如六氟化钨、 三甲基镓等。刻蚀是采用化学和物理方法，有选择地从硅片表面去除材料的过程，目的是 使掩膜图形能够在涂胶的硅片上正确地复制。常见的刻蚀方法分为干法化学刻蚀 和湿法化学刻蚀。干法化学刻蚀利用低压放电产生等离子体中的离子或游离基， 与材料发生化学反应，并产生带电离子、分子、电子及化学活性很强的原子（分 子）团。当产生的原子（分子）团扩散到被刻蚀膜层的表面时，会与待刻材料（单 晶硅片）反应生成具有挥发性的物质，并被真空设备抽离排出。 硅片刻蚀气体主要为氟基气体。常见的氟基气体包括 CF4、SF6、C2F6、NF3， 以及氯基（Cl2）气体和溴基（Br2、HBr）气体等。在刻蚀工艺中，O2 和 H2会被 适当地加入，并参与辅助反应，从而达到调节离子浓度，影响刻蚀速率的目的。