特種氣體是光電子、微電子等領(lǐng)域，特別是超大規(guī)模集成電路、液晶顯示器件、非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池、半導(dǎo)體發(fā)光器件和半導(dǎo)體材料制造過程不可缺少的基礎(chǔ)性支撐源材料。它的純度和潔凈度直接影響到光電子、微電子元器件的質(zhì)量、集成度、特定技術(shù)指標(biāo)和成品率，并從根本上制約著電路和器件的精確性和準(zhǔn)確性。

　　半導(dǎo)體照明是正處于方興未艾的產(chǎn)業(yè)，隨著化合物半導(dǎo)體市場(chǎng)的擴(kuò)展，特種氣體的需求呈現(xiàn)更大的增長(zhǎng)，外延生長(zhǎng)需要大量的超純?cè)春瓦^程氣體。目前臺(tái)灣和日本的化合物半導(dǎo)體市場(chǎng)占有率較高，近年來，中國(guó)、韓國(guó)的發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，北美、歐洲的占有率也有所增長(zhǎng)。應(yīng)用于半導(dǎo)體技術(shù)中的特種氣體因?yàn)榉N類繁多、品質(zhì)要求嚴(yán)格，生產(chǎn)、充裝、運(yùn)送、儲(chǔ)存都有技術(shù)及安全的要求，再加上經(jīng)濟(jì)規(guī)模等因素，需要多方面的積累，才能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，因此目前國(guó)內(nèi)呈現(xiàn)市場(chǎng)大、供應(yīng)能力小的局面。很多氣體種類的研發(fā)和生產(chǎn)仍處于空白，市場(chǎng)供應(yīng)主要依賴進(jìn)口。

　　應(yīng)用于LED產(chǎn)業(yè)的特種氣體

　　半導(dǎo)體工業(yè)用氣體品種多、質(zhì)量要求高、用量少，大部分是有毒或腐蝕性氣體。品種高達(dá)百余種。半導(dǎo)體工業(yè)特種氣體按照應(yīng)用分類，主要包括：

　?。?）硅族氣體：含硅基的硅烷類，如硅烷（SiH4）、二氯二氫硅（SiH2Cl2）、乙硅烷（Si2H6）等。

　?。?）摻雜氣體：含硼、磷、砷等三族及五族原子之氣體，如三氯化硼（BCl3）、三氟化硼（BF3）、磷烷（PH3）、砷烷（AsH3）等。

　?。?）蝕刻清洗氣體：以含鹵素的鹵化物及鹵碳化合物為主，如氯氣（Cl2）、三氟化氮（NF3）、溴化氫（HBr）、四氟化碳（CF4）、六氟乙烷（C2F6）等。

　?。?）反應(yīng)氣體：以碳系及氮系氧化物為主，如二氧化碳（CO2）、氨（NH3）、氧化亞氮（N2O）等。

　?。?）金屬氣相沉積氣體：含鹵化金屬及有機(jī)烷類金屬，如六氟化鎢（WF6）、三甲基鎵（Ga（CH3）3）等。

　　在LED產(chǎn)業(yè)鏈中，外延技術(shù)、設(shè)備和材料是外延片制造技術(shù)的關(guān)鍵。實(shí)踐證明，MOCVD是適合生長(zhǎng)外延片的良好技術(shù)，也是一種工業(yè)化的實(shí)用技術(shù)。當(dāng)前，MOCVD工藝已成為制造絕大多數(shù)光電子材料的基本技術(shù)。外延技術(shù)需要的超純特種氣體包括高純砷烷、高純磷烷、高純氨氣，砷化鎵生產(chǎn)中應(yīng)用硅烷N型摻雜，而氯化氫和氯氣常常用做蝕刻氣，氬、氫、氮?jiǎng)t是必須的載氣。同時(shí)外延生長(zhǎng)需要的有機(jī)源主要是三甲基鎵，三甲基銦，三甲基鋁，二乙基鋅，二甲基鋅，二茂鎂等。現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展對(duì)這些產(chǎn)品的品質(zhì)要求也越來越高。

　　在半導(dǎo)體化合物生長(zhǎng)過程中，除了純特種氣體之外，還需要部分混合氣體，主要包括SiH4/H2。SiH4/ N2作為成膜源用量盡管不大，但是對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求極高，配制混合氣體的露點(diǎn)達(dá)到-95℃以下，只有這樣才可以保證外延片生長(zhǎng)的成品率。

　　化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)展，帶動(dòng)原材料市場(chǎng)的迅速提升，包括晶圓、襯底、蝕刻劑、過程氣體、有機(jī)金屬化合物、測(cè)試和包裝材料等的需求每年以大約21%的比例遞增，而過程氣體（砷烷、磷烷、氨氣、氬、氫、氮、氯化氫、氯氣等）占整體原料的消耗8%，金屬有機(jī)化合物占8%。

　　LED產(chǎn)業(yè)的特種氣體技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)市場(chǎng)

　　隨著化合物半導(dǎo)體技術(shù)的日益成熟和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加快，外延技術(shù)需要的超純特種氣體和有機(jī)源的研制和制造技術(shù)不斷提升。主要表現(xiàn)在：氣體和有機(jī)源的深度純化技術(shù)；氣瓶及管路內(nèi)壁的潔凈處理技術(shù)；ppm、ppb、ppt氣體雜質(zhì)檢測(cè)技術(shù)；ppb、ppt級(jí)金屬雜質(zhì)的凈化控制及分析檢測(cè)技術(shù)；排放尾氣的解毒報(bào)警技術(shù)；一體化無污染供氣系統(tǒng)的建立；特種氣體混合氣的配制技術(shù)；配套器件技術(shù)以及0.01~0.002μm顆粒的測(cè)試過濾技術(shù)等。為了適應(yīng)日益發(fā)展的下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要，特種氣體生產(chǎn)商在產(chǎn)品純化、灌裝、檢測(cè)等環(huán)節(jié)取得更多的創(chuàng)新技術(shù)。

　　特種氣體的發(fā)展趨勢(shì)也伴隨光電子、微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不斷更新、進(jìn)步。主要表現(xiàn)為產(chǎn)品品種的不斷增加，新型半導(dǎo)體材料的出現(xiàn)，代之而來的是新一代支撐材料的需求，特種氣體生產(chǎn)廠家緊緊圍繞下游芯片廠的需求，不斷推出符合半導(dǎo)體工藝的新品種；同時(shí)特種氣體質(zhì)量不斷提高，以LED產(chǎn)業(yè)用量最大的氨氣為例，高純氨產(chǎn)品的純度由最初的技術(shù)指標(biāo)要求電子級(jí)（5N）到兆位一級(jí)（5.5N）、兆位二級(jí)（5.7N）發(fā)展到市場(chǎng)廣泛應(yīng)用在氮化鎵生產(chǎn)中的藍(lán)氨（6.4N），目前氮化鎵技術(shù)需求的高純氨技術(shù)指標(biāo)純度超過99.99999%，業(yè)界已經(jīng)認(rèn)可的白氨已經(jīng)完全商品化；由于產(chǎn)品中雜質(zhì)如水份、碳?xì)浠衔锏暮吭谔胤N氣體純度中都有嚴(yán)格限制，但絕大多數(shù)特殊氣體因化學(xué)活性大，所以不容易保持其純度，因此氣體的純度、供氣系統(tǒng)的保證便成為半導(dǎo)體廠要求品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。為避免化合物半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中頻繁更換過程氣體瓶，保證盡可能少引入雜質(zhì)，氣體的充裝容器規(guī)格趨向大體積，產(chǎn)品包裝的集裝化，在具備條件的工廠還可以直接建設(shè)氣體輸送管道，保證特種氣體的供應(yīng)質(zhì)量穩(wěn)定。

　　特種氣體產(chǎn)品供應(yīng)最有代表性的公司為美國(guó)Air Product、Praxair、德國(guó)Linder、法國(guó)AirLiquid、日本酸素等，這些公司的產(chǎn)品在國(guó)際電子氣體的市場(chǎng)占有主要份額。國(guó)內(nèi)特種氣體的研究開發(fā)取得了一定的成績(jī)，形成產(chǎn)業(yè)化的還很少，使得絕大多數(shù)產(chǎn)品仍然依賴進(jìn)口。在國(guó)家“863”項(xiàng)目的支持下，大連保稅區(qū)科利德化工科技開發(fā)有限公司生產(chǎn)的高純氨產(chǎn)品純度99.99999%以上，可以替代進(jìn)口產(chǎn)品，應(yīng)用在氮化鎵生產(chǎn)中。江蘇南大光電材料有限公司在關(guān)鍵源的研究和生產(chǎn)過程中，取得巨大的進(jìn)步，可以部分滿足國(guó)內(nèi)LED市場(chǎng)的需求。

　　LED產(chǎn)業(yè)的特種氣體市場(chǎng)需求

　　目前，全球每年對(duì)高純電子氣體的需求速度遞增，2009年全球LED用高純度特種氣體市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)20億美元。美國(guó)Air Product、Praxair、德國(guó)Linder、法國(guó)Air Liquid、日本昭和等幾大氣體公司在全球市場(chǎng)占有壟斷地位，年產(chǎn)能高達(dá)數(shù)千噸。

　　近年來隨著光電子、微電子技術(shù)的發(fā)展，特別是氮化鎵技術(shù)的突破，對(duì)特種氣體的需求和技術(shù)要求愈來愈高。越來越多的生產(chǎn)廠家和用戶開始關(guān)注原材料的質(zhì)量及其對(duì)生產(chǎn)、銷售和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益帶來的影響。

　　根據(jù)國(guó)家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì)，從2004年開始國(guó)內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)累計(jì)新增投資規(guī)模達(dá)150億元，最近連續(xù)3年，每年企業(yè)訂購(gòu)并安裝投入的MOCVD數(shù)量超過50臺(tái)以上，國(guó)產(chǎn)化率大幅提高，截止2008年底，芯片國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到49%。按照目前聯(lián)盟成員單位的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃和機(jī)臺(tái)訂單數(shù)量，預(yù)計(jì)未來3年國(guó)內(nèi)將增加MOCVD近200臺(tái)。目前Cree、旭明以及臺(tái)灣芯片廠商都以合資的形式進(jìn)入國(guó)內(nèi)，勢(shì)必進(jìn)一步帶動(dòng)芯片的國(guó)產(chǎn)化。2015年芯片國(guó)產(chǎn)化率有可能達(dá)到70%。包括高純氨在內(nèi)的特種氣體產(chǎn)品的需求呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭，并以每年19%的速度遞增，國(guó)內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)特種氣體總需求量達(dá)到3 000噸。

　　國(guó)際市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域與國(guó)內(nèi)市場(chǎng)相似，處于半導(dǎo)體材料生產(chǎn)和技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家和地區(qū)，如美國(guó)、日本、臺(tái)灣、韓國(guó)是高純氣體產(chǎn)品需求量比較大的地區(qū)。韓國(guó)三星已經(jīng)計(jì)劃建設(shè)規(guī)模達(dá)100臺(tái)MOCVD設(shè)備的芯片工廠；臺(tái)灣許多大型光電公司在原有的成熟下游封裝工藝基礎(chǔ)上，積極向藍(lán)、綠光LED上游產(chǎn)品領(lǐng)域進(jìn)軍；由于發(fā)光二極管具有省電環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家和日本以政府為后盾，投入巨額資金，積極發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè)，這些地區(qū)應(yīng)是特種氣體產(chǎn)品未來推廣的重要區(qū)域。

　　在全球經(jīng)濟(jì)一體化的今天，經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的中國(guó)吸引了全世界的目光。世界幾大氣體供應(yīng)商巨頭，都瞄準(zhǔn)了中國(guó)巨大的特種氣體市場(chǎng)。他們或者直接在中國(guó)建立子公司，銷售其產(chǎn)品，如美國(guó)AirProduct、Praxair，日本昭和；或者與國(guó)內(nèi)氣體公司聯(lián)合，實(shí)行產(chǎn)品總代理如美國(guó)Airgas、MethesonTrigas；或者在中國(guó)建分裝廠，如德國(guó)Linde；或者以O(shè)EM方式，銷售國(guó)內(nèi)廠家優(yōu)質(zhì)電子氣產(chǎn)品，如法國(guó)AirLiquid，目的就是要在中國(guó)電子氣市場(chǎng)占有一定份額，取得巨大經(jīng)濟(jì)利益。面對(duì)國(guó)際公司的競(jìng)爭(zhēng)，國(guó)內(nèi)特種氣體廠家面臨巨大的挑戰(zhàn)，在LED芯片工藝中，目前實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的品種包括高純氨、高純?nèi)谆?、混合氣體等，而包括高純砷烷、高純磷烷等在內(nèi)一些重要原料目前還依賴進(jìn)口，短期內(nèi)國(guó)內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化供給用戶。