电子特气深度研究:三氯化硼、三氟化氯、六氟化硫、四氟化碳
发布时间:2026-01-06
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,高纯三氯化硼国内企业技术水平已达到国际先进水平,电子级六氟化硫、四氟化碳国产替代迅速推进,产能规模快速提升,产能过剩风险较大;电子级三氟化氯国产突破企业少,仅1家企业实现规模化生产。


一、三化硼(BCl₃) 

电子级三氯化硼(BCl₃,5N及以上)是一种无色、易挥发、强腐蚀性且遇水剧烈水解的特种气体,具有强路易斯酸性和高反应活性,遇水剧烈反应生成硼酸和氯化氢。电子三氯化硼主要用于半导体制造中的干法刻蚀和掺杂(离子注入)工艺,具体应用领域包括集成电路领域的刻蚀、掺杂环节,OLED的干法刻蚀和LED的芯片制造环节,光伏电池的扩散、掺杂环节,在氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体也有广泛应用。在刻蚀环节,三氯化硼凭借其强反应性,能有效去除铝、二硅化钼、钛硅合金等金属及化合物表面的自然氧化层,并吸收反应腔内的水汽和氧气,从而实现对铝金属布线等关键结构的各向异性刻蚀,是铝刻蚀工艺中难以替代的关键气体。在掺杂工艺中,三氯化硼作为硼源用于形成P型半导体区域。

根据中船特气公告引用Linx Consulting机构调研数据,2021年三氯化硼气体全球市场需求量为567吨,预计2026年将增长至662吨,主要下游客户集中于半导体及液晶面板领域。

三氯化硼国际主要企业包括日本力森诺科(原昭和电工)、大阳日酸、宇部兴产、德国林德集团等。国内三氯化硼主要应用在光伏和LED领域,少数企业已能实现三氯化硼特气的国产替代,进行 5~7N 级高纯三氯化硼量产,但在集成电路和新型显示领域,三氯化硼应用较少,与国外仍有较大差距。随着我国半导体产业国产替代加速,未来三氯化硼下游应用空间广泛,国内企业加紧布局供给端。

国内高纯三氯化硼领先企业为大连科利德,产品纯度达到6N5,技术达到国际先进水平,2021年国内排名第一、全球第三。其他重点布局企业还有福建久策气体、华特气体(A股)、浙江英德赛、天津绿菱气体、福建福豆新材料、中船特气(A股)、南通艾佩科等。近年来国产企业规划产能集中释放,重点企业已建成产能预计为3800吨/年,未来产能过剩风险较大。


表1  我国电子级三氯化硼主要企业


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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。


二、三氟化氯(ClF₃) 

电子级三氟化氯(ClF₃)是迄今为止发现反应活性最强的化合物之一,作为新一代绿色环保型集成电路干法原位蚀刻清洗剂,主要用于芯片制程中的蚀刻、硅片和腔体清洗环节。因其高氟碳比和强氟离子自由基特性,在14nm以下先进制程中成为不可或缺的新型蚀刻材料,尤其适用于难以蚀刻的碳化硅基电子材料(第三代半导体材料),能够实现更高的蚀刻速率而不损害SiO₂基体材料。三氟化氯具有以下优点:(1)足以蚀刻各种沉积物或涂层,蚀刻速率高,提高了CVD室的生产率和清洁效率;(2)可在低温下清洁CVD中使用的所有部件系统,某些场合可用于替代三氟化氮;(3)与传统所用全氟烃(如四氟化碳、六氟乙烷和三氟化氮)相比,三氟化氯不会释放高GWP温室气体。此外,作为一种原位清洗剂,ClF₃无需拆卸设备,避免了等离子体蚀刻过程中的高能离子轰击对设备造成的损害,减少了停机时间和颗粒杂质数量,降低了操作人员暴露风险。

根据Linx Consulting数据,2021年全球三氟化氯市场规模为1.09亿美元。全球三氟化氯市场基本被日本、美国等国家垄断,主要的生产企业包括日本关东化学、中央旭硝子、岩谷产业等。国内企业方面,福建德尔科技目前已具备高端半导体电子级三氟化氯产业化的能力,率先实现电子级三氟化氯规模化生产,产品纯度达到99.995%(4N5)并通过国内多家芯片龙头企业测试认证,已供应长鑫存储、长江存储、芯联集成、润西微电子、士兰集科、福建晋华等知名企业,成功实现进口替代,现有三氟化氯产能50吨/年,在建产能200吨/年。

三、六氟化硫(SF₆) 

六氟化硫(SF₆)是重要的含氟气体材料,通常由电解无水氟化氢(HF)制得的氟气(F₂)在300–500℃中高温条件下与单质硫直接反应合成,再经多步纯化处理得到不同等级产品。根据纯度和杂质控制要求,可分为工业级和电子级六氟化硫:工业级(纯度一般≥99.8%)广泛用于电力系统的输配电及控制设备,如气体绝缘开关设备(GIS)、高压断路器、气体绝缘变压器、绝缘输电管线(GIL)、互感器、封闭组合电器等;电子级(纯度通常≥99.999%,即5N以上)则主要用于半导体制造和显示面板(如TFT-LCD、OLED)工艺中的干法刻蚀(特别是硅及介质材料)以及部分腔室清洗环节,对气体纯度、颗粒物、金属杂质及使用环境的洁净度要求极为严苛,且需满足快速迭代的先进制程需求。目前全球及国内市场中,超过80%的六氟化硫消费集中于电力行业。由于六氟化硫具有极高的全球变暖潜能值(GWP≈23500),其在电子等新兴领域的应用正面临环保压力,行业正积极探索低GWP替代气体。

国内工业级六氟化硫市场供应充足,多家厂商具备生产能力,其增长动力主要来自国内特高压电网建设带来的需求增长。电子级产品因技术门槛高、认证周期长,国内少数企业具备稳定量产能力,主要有雅克科技(A股)、福建德尔科技、昊华科技(A股)、南大光电(A股)、福建永晶科技等,如下表所示。


表2  我国电子级六氟化硫主要企业


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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、四氟化碳(CF4) 

四氟化碳(CF₄),又称四氟甲烷,是一种无色、不可燃气体,化学性质极其稳定,在常压下需加热至800℃才会开始分解。它在微电子工业中是用量最大的等离子蚀刻气体之一,广泛应用于集成电路的蚀刻和清洗工艺。在等离子状态下,四氟化碳中的氟能与硅离子等物质发生化学反应,生成易挥发的硅化合物,从而实现蚀刻或清洗效果。由于其化学稳定性高、蚀刻性能优良且生产成本较低,四氟化碳成为微电子领域中常见且需求量较大的蚀刻与清洗气体。

过去较长时间内,四氟化碳以较高的氟原子含量、相对低廉的价格占有蚀刻气体很大的市场份额,是半导体工业领域里用量最大的等离子蚀刻气体。但四氟化碳也是一种强效温室气体,其全球变暖潜能值(GWP)远高于二氧化碳,且在大气中的寿命极长,可达数万年,因此其使用和处理受到国际法规的严格约束,随着三氟化氮价格的逐渐降低,四氟化碳的市场份额呈下降趋势。2021年全球四氟化碳市场需求量约3000吨。

国际上四氟化碳主要供应商包括德国林德集团、日本大阳日酸、关东电化、力森诺科、住友精化等。其中日本关东电化在安徽宣城基地宣城科地克科技有限公司现有产能300吨/年。国内主要企业包括福建德尔科技、雅克科技(A股)、昊华科技(A股)、福建永晶科技、广东华特气体(A股),5家企业现有产能已达到6000吨/年,产能规模较为庞大。


表3  我国电子级四氟化碳主要企业


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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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