半導體IC國產(chǎn)化急需電子氣體國產(chǎn)化的支持

目前世界半導體工業(yè)中心正在向中國轉(zhuǎn)移，然而發(fā)達國家將電子氣體，特別是一些關鍵氣體產(chǎn)品作為敏感電子化工材料，一直對我國實行技術封鎖。因此，大規(guī)模集成電路（IC）的國產(chǎn)化被列為我國“十一五”中長遠發(fā)展規(guī)劃，亟待電子氣體配套支持。
      全國特種氣體信息中心常務理事長、大連光明化工研究設計院總工孫福楠教授在“2008中國工業(yè)氣體行業(yè)發(fā)展高峰論壇”上透露，中國最近進口硅烷（SiH4）、四氟化碳（CF4）、砷烷（AsH3）、氦（He）等氣體的價格一路上漲，論克出售的氣體產(chǎn)品成噸進口，市場出現(xiàn)了有價無貨甚至脫銷的局面。孫福楠教授指出，缺乏電子氣體原料的IC制造業(yè)正面臨無法正常運轉(zhuǎn)的危險。如果電子氣體全部依賴進口的話，將直接影響到我國的電子材料產(chǎn)業(yè)安全。大規(guī)模集成電路要實現(xiàn)國產(chǎn)化，首先要實現(xiàn)電子氣體的國產(chǎn)化。

電子氣體依賴進口
制約IC發(fā)展

      電子氣體是IC產(chǎn)業(yè)最基本的材料，被稱為半導體的糧食、血液。電子氣體有上百種，目前國內(nèi)最稀缺的主要有硅烷、砷烷等。最近幾年我國IC產(chǎn)業(yè)需要的電子氣體數(shù)量猛增，但一直依賴進口，導致電子氣體成為IC發(fā)展的瓶頸。
      硅烷是電子氣體家族中用途十分廣泛的重要氣體，同其他硅源化合物相比，因獨具許多特性而被優(yōu)先使用。但硅烷化學活性很強，易燃、有毒，制造難度大，價格昂貴。各國科學家一直試圖尋找硅烷替代品，但收效甚微。
      我國的硅烷市場需求有幾百噸，但只有5噸的生產(chǎn)規(guī)模。目前國內(nèi)市場硅烷價格論克賣，每克2.8元，而訂單都是以噸為計量單位。硅烷的制造技術被幾個發(fā)達國家掌握，其中最有代表性的UCC（美國聯(lián)合碳化物公司）工藝是目前普遍采用的方法。小松電子法也是一種制造工藝，同UCC法相比，技術相對簡單，投資較小，適合小規(guī)模的間歇生產(chǎn)，產(chǎn)品純度指標也不錯，完全可以滿足太陽能領域?qū)柰橘|(zhì)量的要求。小松電子法的致命弱點是產(chǎn)量不易提高。
      由于砷烷具有劇毒性，造成進口不利，其市場價格已經(jīng)達到每克10元人民幣以上。目前能制造砷烷的國家為數(shù)不多。我國有許多廠過去曾開展過砷烷的生產(chǎn)，相信新工藝會對烷類氣體技術的突破起到重大推動作用。

超純、超凈、超前是發(fā)展方向

      氣體的質(zhì)量對芯片制造可謂生死攸關。孫福楠教授透露，超純、超凈、超前是電子氣體發(fā)展的方向。
      國外在提純方面的終極目標是將硅烷、砷烷的水、氧氣脫除到10－9的數(shù)量級。如日本、俄羅斯的專利技術是用高度活性的金屬同砷烷中的痕量水、氧氣反應，達到氣體凈化的目的。國產(chǎn)硅烷、砷烷所用的原料同國外差別很大，如國產(chǎn)無水液氨含有或積累大量的有機物，易導致電子氣體產(chǎn)生雜質(zhì)。
      我國近幾年在自動控制、設備加工制造領域的發(fā)展進步很快,尤其是低溫精餾技術的產(chǎn)業(yè)化，對硅烷、砷烷的提純十分有利。采用小松電子法生產(chǎn)的粗品硅烷，所含的雜質(zhì)比較明確，若合成后再經(jīng)過二次甚至多次凈化，其質(zhì)量完全可以滿足太陽能技術的質(zhì)量要求。
      目前國際社會針對氣體安全及環(huán)境保護的呼聲很高，我國電子氣科研工作者對硅烷、砷烷等毒性氣體的安全環(huán)保必須給予超前的高度重視。對生產(chǎn)過程中的大量廢氣可以采用傳統(tǒng)的濕法技術，進行初步的無害處理。剩余痕量氣體可采用燃燒、裂解等工藝進行深度的解毒處理。目前國內(nèi)在干法解毒方面已經(jīng)解決了關鍵的技術問題。隨著技術不斷完善，該方法將日趨成熟。

電子氣體國產(chǎn)化完全可行

      同工業(yè)氣體、標準氣體相比，我國電子氣體處于起步期。國內(nèi)電子氣體制造和應用水平同國外相比盡管差距很大，但已完全具備了電子氣體產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的先決條件。
      我國擁有許多三氯硅烷（SiHCl3）生產(chǎn)廠，若將其中一部分SiHCl3進行歧化反應，制造硅烷、二氯硅烷（SiH2Cl2）產(chǎn)品是完全有可能的。我國早在20世紀70年代就已開展了SiHCl3合成、凈化、分析等領域的系列研究，并形成規(guī)模化的生產(chǎn)，最近兩年在四川、洛陽、宜昌等地先后投入巨資開工建設新廠。這為我國采用UCC法生產(chǎn)硅烷提供了極大的可能性。最近幾年，我國對低沸點氣體的精餾分離技術取得了長足的進步，為精餾分離提純硅烷提供了可能。
      孫福楠教授呼吁，政府在產(chǎn)業(yè)布局上應兼顧IC產(chǎn)業(yè)鏈條的培育和形成，在專注IC發(fā)展的同時，通過政府支持、市場競爭相結(jié)合的方式，在短時間內(nèi)徹底解決電子氣體依賴進口的問題。通過這些措施，真正實現(xiàn)我國電子氣體的產(chǎn)業(yè)化是完全可能的?！吨袊蟆?008.6.6 文/王亞麗