电子特气深度研究:硅烷、氯气、氯化氢、磷烷、砷烷
发布时间:2026-01-05
来源:深企投研究
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电子气体尤其是电子特气是我国集成电路产业发展的“卡脖子”环节,高端产品严重依赖进口,先进制程的关键气体材料几乎全部由海外巨头垄断。重点产品中,电子级硅烷气在光伏和显示面板领域基本实现国产化,高纯氯化氢国产企业产能快速释放,但产能过剩风险较大;电子级氯气已实现技术突破和量产,产品纯度达到甚至超过国际标准,国产替代正在加速;磷烷和砷烷是技术门槛和开发难度最高的产品,尤其是砷烷被称为电子特气中的“皇冠上的明珠”,近年来实现国产突破,有望带动下游应用迅速发展。


一、硅烷(SiH₄) 

电子级硅烷气是一种高纯度(≥6N)的含硅气体,主要通过化学气相沉积(CVD)在器件衬底表面形成薄膜或直接形成硅晶体。其核心功能包括:1)沉积成膜:在太阳能电池片、显示面板、集成电路等器件的衬底表面沉积形成氮化硅、氧化硅、多晶硅等薄膜。2)掺杂与钝化:在光伏电池中用于形成减反射膜和钝化层,提升光电转换效率;在显示面板中用于形成绝缘层、电子通道层等。3)硅源材料:作为高纯度硅源,用于制备硅碳负极材料(通过CVD法沉积纳米硅)或电子级多晶硅(如颗粒硅)。

光伏行业是电子级硅烷气最大的应用市场。电子级硅烷气通过气相沉积用于光伏电池片氮化硅减反射膜的生产,P型电池片和N型(包含TOPCon、HJT等)电池片对电子级硅烷气耗用量分别为16吨/GW、24吨/GW,2024年我国光伏行业消耗电子级硅烷气近1.4万吨。预计2024年我国显示面板行业消耗电子级硅烷气2400吨左右,锂电池硅碳负极生产消耗电子级硅烷气1000吨左右。半导体行业对于电子级硅烷气的整体用量较少,预计2024年我国半导体行业电子级硅烷气用量约300吨,但纯化、检测要求较高。

当前光伏和显示面板行业用电子级硅烷气基本实现国产化。国外电子级硅烷气生产商包括挪威REC Silicon、韩国SK Materials、德国林德集团、法国液化空气和日本三井化学等。近年来国内厂商凭借成本、供货稳定性和物流优势,基本满足了国内市场需求。国内除少数高端半导体制造业、显示面板企业仍部分采用国外产品外,市场需求主要靠国内厂商产能满足。在集成电路制造领域,由于对工艺运行稳定性要求极高,且客户认证周期长(通常2-3年),国产电子级硅烷气企业的审厂试用成本高,导致该行业的电子级硅烷气需求仍以进口为主,该市场目前主要由REC Silicon等海外厂商主导。随着国内集成电路产业国产替代进程加速,该领域电子级硅烷气的国产化率有望在未来提升。

国内电子级硅烷气第一梯队企业包括河南硅烷科技、浙江中宁硅业(多氟多控股)、内蒙古兴洋科技三家,其他重点企业还有陕西有色天宏瑞科硅材料有限责任公司(由陕西有色与REC合资设立,当前REC已退出)、江苏中能硅业科技发展有限公司、安徽亚格盛电子新材料股份有限公司、福建恒申电子材料科技有限公司等。2024年起,受光伏产业链阶段性供需失衡、行业主要厂商扩建产能以及新进入者投产等因素影响,市场竞争加剧,产品价格出现大幅下滑,导致硅烷科技、中宁硅业等头部公司营收和利润显著下降。

二、氯气(Cl₂) 

电子级氯气(Cl₂)是纯度5N级及以上的电子特气,具有强氧化性和高反应活性,其核心功能是在半导体制造中作为蚀刻气体,精准去除硅片表面的金属杂质和多晶硅层,并用于清洗化学气相沉积(CVD);此外,它还参与光刻辅助工艺和腔室清洁。根据下游消费结构,集成电路制造占比最高(约60%-70%),用于先进制程(如28nm及以下)的金属互连层(铝)和多晶硅栅极的干法刻蚀工艺,28nm以上制程一般需要5N纯度,28nm及以下需要5N5及以上纯度。其次为显示面板应用,应用占比20%-25%,主要用于TFT-LCD和AMOLED制造中的薄膜刻蚀工艺,一般需要5N纯度。在光纤通信中主要用于预制棒制造过程中的脱水工艺,此外LED及光伏在部分制造环节也有应用。氯气本身具有强氧化性和腐蚀性,因此电子级氯气的生产、纯化、包装、运输和使用需使用高耐腐蚀材料设备和特殊密封技术,确保安全性和产品稳定性。

国际电子级氯气主要厂商包括林德集团、大阳日酸等。目前,以中巨芯(A股)、太和气体、金宏气体(A股)、和远气体(A股)、华特气体(A股)、山东华宇同方(联泓新科控股)等为代表的国内企业已实现技术突破和量产,产品纯度达到甚至超过国际标准,并成功导入中芯国际、华润微、京东方、长江存储等国内主流半导体和面板厂商供应链,国产化替代进程正在加速。


表1  我国电子级氯气主要企业


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资料来源:各公司公告、公开资料,深企投产业研究院整理。


三、氯化氢(HCl) 

电子级氯化氢(HCl)是一种高纯度(5N或更高)的腐蚀性电子特气,其主要功能是在集成电路制造中,用于硅及锗硅外延工艺,既可作为外延反应腔体的清洗气体,通过强腐蚀性去除炉壁及基座上的杂质,也可作为外延工艺的刻蚀气体,对硅片表面进行清洗处理,以保证外延工艺的质量和可靠性。电子级氯化氢在先进制程的逻辑芯片、存储芯片(DRAM、3D NAND)的生产中不可或缺。从下游应用结构看,集成电路领域用量占比60%以上,其次为LED与化合物半导体,在光伏、显示面板领域也有少量应用。

伴随集成电路先进制程的产能持续扩张,高纯氯化氢市场需求对应稳步增长。根据中船特气公告引用Linx Consulting机构调研数据,2021年全球高纯氯化氢市场需求量为7950吨,预计2026年将达到12000吨,年复合增长率超过8%。

目前国外主要高纯氯化氢生产厂商包括日本东亚合成株式会社、德国林德集团、韩国白光化学(PKC,产能3000吨/年,主要供应三星电子等韩国本土企业)等。国内主要生产厂商包括中船特气(A股)、中巨芯(A股)、太和气体、山东华宇同方等,主要企业现有投产产能已超过2万吨/年,产能过剩风险加剧。


表2  我国电子级氯化氢主要企业


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资料来源:各公司公告、公开资料,深企投产业研究院整理。


四、磷烷(PH₃)及砷烷(AsH₃)

电子级磷烷(PH₃)是一种高纯度的磷化氢(PH₃)气体,具有易燃、剧毒等特性,产品纯度需达到99.9999%(6N)以上,主要通过磷化铝与硫酸的水解反应制得。电子级磷烷在半导体制造中应用广泛,主要用于硅片的N型掺杂,形成高导电性的N型半导体层,是制造晶体管、二极管等电子器件的关键材料。此外,它还用于化合物半导体(如磷化镓、磷化铟)的制备、化学气相沉积(CVD)中形成含磷薄膜、外延生长中改变外延层电学性质以及离子注入工艺中实现精确掺杂。其应用领域包括集成电路、LED、平板显示、光伏电池等领域。

电子级砷烷(AsH₃)是一种高纯度、剧毒且易燃的特种电子气体,主要作为n型掺杂源,在半导体制造中发挥关键作用。其核心功能在于提供高活性的砷原子,用于N型硅的外延生长掺杂、高温扩散工艺及离子注入前驱体,可精确调控载流子浓度与电学性能;同时,砷烷也是砷化镓(GaAs)等III-V族化合物半导体材料金属有机化学气相沉积(MOCVD)或分子束外延(MBE)工艺中的关键砷源。相较于其他掺杂方式,砷烷具有分解温度较低、掺杂均匀性好、结深控制精准、与硅晶格匹配度高等优势,尤其适用于高性能功率器件、射频芯片、光电子器件及高速集成电路的制造。

磷烷、砷烷是高纯电子特气中技术门槛和开发难度较高的品种,长期被海外技术封锁,尤其是砷烷因其易燃、易爆、剧毒的特性,从合成到提纯各种环节难度较大,被称为电子特气中的“皇冠上的明珠”,国际市场被德国林德集团、法国液化空气、日本大阳日酸、美国空气化工、美国英特格、德国梅塞尔等跨国气体企业主导。我国首先由南大光电(A股)、上海正帆科技实现技术突破,打破国外技术垄断,当前南大光电的磷烷、砷烷产品纯度已达到全球领先的7N级别,成为国内电子级磷烷、砷烷第一大供应商。

目前磷烷每吨的价格稳定在百万元价位,目前国内磷烷纯度已达6N,杂质控制技术成熟。近年来国内磷烷产能增长较快。根据深企投产业研究院隆众统计,截止2025年底,国内磷烷主要企业总产能已达到306吨/年,相比2024年增长近一倍,其中南大光电、正帆科技分别为140吨/年和30吨/年。砷烷当前单价更高,主要企业产能合计已建成产能约150吨,约为磷烷的一半。国内磷烷、砷烷主要布局企业如下表所示。


表3  我国电子级磷烷、砷烷主要企业


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资料来源:各公司公告、公开资料,深企投产业研究院整理。





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