我国超净高纯试剂市场需求及产业化前景-穆启道

我国超净高纯试剂市场需求及产业化前景

穆启道

（北京科华微电子材料有限公司）

1 国内外微电子技术发展现状及趋势

随着集成电路集成度的不断提高，电路的线宽越来越细。从第一个晶体管问世算起，半导体技术的发展已有多半个世纪了，现在它仍保持着强劲的发展态势，继续遵循Moore定律即芯片集成度18个月翻一番，每三年器件尺寸缩小0.7倍的速度在发展。特别是20世纪90年代末以来，集成电路制作技术的竞争更为激烈，发展速度更为加快，根据2007年的国际半导体技术路线图(International Technology Roadmap for Semiconductors, ITRS)显示，90nm、65nm和45nm技术相继实现量产，32nm 技术已经实现了突破性的进展，22nm技术也已有研究成果报道。

在我国21世纪初是微电子技术迅猛发展的关键时期，到2006年底我国集成电路生产线已达47条，其中：12吋晶圆生产线2条、8吋晶圆生产线15条，最小加工线宽已达0.1μm。在建集成电路生产线16条，其中8吋晶圆生产线8条、12吋晶圆生产线3条。在这些生产线中，最小加工线宽已达90nm(主要采用193nm光刻技术)，绝大部分加工线宽为0.13μm~0.25μm(主要采用248nm和193nm光刻技术)。65nm技术生产线已在筹建中，而北京中芯国际现已计划引进浸入式193nm曝光机，用于45nm技术的试验。

在分立器件的制作方面，国内主要生产厂家有近20家，年生产分立器件大约在200亿只左右。随着微细加工技术的发展，国外为了开发更高档次的产品，同时由于我国生产的器件成本相对较低，国外公司正在把分立器件等方面的加工制作生产线逐渐向我国转移。因此，在今后的一段时间内，分立器件的产量还将进一步的扩大。

在TFT-LCD方面，我国目前已经建成多达60多条LCD生产线，其中的TFT-LCD生产线在北方地区有北京京东方、吉林彩晶和山东东营，长江三角洲地区主要集中在无锡和苏州周围(包括菲利浦、龙腾光电等)，珠江三角洲地区主要集中在深圳、汕头、东莞周围(包括信利半导体、天马微电子等)，其技术水平包括2代、2.5代、4.5代和5代生产线。另外，根据我国“十一五”发展规划，计划2008年建设3～4条第5代TFT-LCD生产线，2010年建设第6代、第7代生产线，近期将建设配套彩色滤波器生产线2条，满足一定的配套。据悉，在PDP方面，主管部门预期2010年前中国将形成2～3条研究开发42英寸的中试线和生产线，生产能力达年产100～150万块。

2 国内外超净高纯试剂发展现状及趋势

2.1 超净高纯试剂的主要用途

在集成电路和分立器件的制作方面，依照超净高纯试剂的用途，可以将其划分为湿法清洗剂、

光刻胶配套试剂、湿法蚀刻剂和掺杂用试剂等。如果依照其性质可以分为：无机酸类、无机碱类、有机溶剂类和其他类。有关资料显示，超净高纯试剂在半导体工业中的消耗比例大致为：H2SO4约占27%~33%、H2O2约占8%~22%、NH4OH约占8%、HCl 约占3%~8%、其他酸约占10%~20%、蚀刻剂约占12%~20%，有机溶剂约占10%~15%。

在标准的集成电路制造工艺流程中，涉及晶圆清洗或表面预处理的工艺就超过100步之多，包括曝光后光刻胶的剥离、灰化残留物的去除、本征氧化物的去除，甚至还有选择性刻蚀。尽管干法工艺不断发展，且在某些应用中具有独特的优势，但是大多数晶圆清洗/表面预处理工艺还是湿法，即使用由多种化学物质组成的混合溶液，包括氢氟酸、盐酸、硫酸、磷酸、双氧水，以及大量用于稀释与冲洗的去离子水。通常在批浸没或批喷雾系统内对晶圆进行处理，当然还包括日益广泛使用的单晶圆清洗方法。现在的趋势是使用更稀释的化学溶液，辅之以某种形式的机械能，如兆声波或喷射式喷雾（jet-spray）处理等。

光刻工艺是微电子技术制作过程中的关键工艺之一，所涉及到的光刻胶配套试剂包括用于光刻胶稀释的溶剂、涂胶前用于基片表面处理的表面处理剂(如六甲基二硅胺烷)、曝光之后的显影剂(四甲基氢氧化铵水溶液)、去除基片上残余光刻胶的去胶剂(包括硫酸、过氧化氢、甲基-2-吡咯烷酮等)，对于剥离光刻胶的试剂，既要保证完全地去除光刻胶，同时还要保证剥离后的缺陷率在规定的范围内，而且还不会损伤薄膜和结构。

蚀刻工艺是继光刻工艺之后的又一关键工艺，尽管在深亚微米和纳米工艺中干法蚀刻已经占主导地位，但在亚微米及分立器件制作过程中主要还是采用湿法蚀刻。此道工艺所用试剂主要是一些混酸蚀刻液，表1为湿法蚀刻用超净高纯试剂主要品种。

掺杂工艺也是微电子技术制备过程中的关键工艺之一，此工艺所涉及到超净高纯试剂主要包括三溴化硼、三氯氧磷、三甲基硼酸酯和三甲基磷酯等。

2.2 国内外超净高纯试剂的现状及发展趋势

目前在国际上从事超净高纯试剂的研究开发及大规模生产的主要有德国的E.Merck公司，美国的Ashland公司、Arch公司、Mallinckradt Baker公司，日本的Wako、Sumitomo、住友合成、德川、三菱等，我国台湾地区主要有台湾Merck、长春、长新化学、台硝股份及恒谊等，韩国主要有东友(DONGWOO FINECHEM)、东进(DONGJIN SEMICHEM)、SAMYOUNG FINECHEM等公司。在

技术方面，美国、德国、日本、韩国及我国的台湾地区目前已经在大规模生产0.09～0.2μm技术用的超净高纯试剂，其中的过氧化氢、硫酸、异丙醇等主要品种一般在5000～10000吨/年的规模，65nm 及以下技术用工艺化学品也已完成技术研究，具备相应的生产能力。

国内超净高纯试剂的研发水平及生产技术水平与国际上的先进技术相比尚有一定的差距，目前5μm IC技术用MOS级试剂的生产技术已经成熟，并已转化为规模生产。0.8～1.2μm IC技术用BV —Ⅲ级超净高纯试剂(相当于国际SEMI标准C7水平)的产业化技术也已经成熟，但规模化生产技术有待进一步的完善。0.2～0.6μm IC技术用BV-Ⅳ级超净高纯试剂(相当于国际SEMI标准C8水平)的工艺制备技术及分析测试技术有较大的突破，但规模化生产技术的瓶颈问题还有待进一步的解决。“十五”期间国家科技部将0.1μm水平用超净高纯试剂列入了“863”重大专项计划中，承担研发任务的几个单位尽管取得了一些成绩，但关键的制备技术、分析测试技术、相关支撑技术及包装技术依旧没有真正解决，产品质量尚无法达到实用化的要求。

3 国内超净高纯试剂的需求及供应情况

根据我国集成电路、分立器件及液晶显示器件的生产线技术水平和实际需求，目前国内依旧是多品种、多规格并存的局面。在集成电路制作方面，按月生产1万片硅片生产线平均需超净高纯试剂50吨的用量计算，总的需求量将超过35000吨/年，其中中低档超净高纯试剂年需求将超过1.5万吨，高档超净高纯试剂需求将超过2万吨/年。在分立器件制作方面，随着制作技术的发展，对与之配套的超净高纯试剂的需求也在提高档次。从低档的MOS试剂，到1μm技术左右的中低档试剂，其需求规模也超过1万吨/年以上。而随着TFT-LCD制作技术的发展和规模的扩大，对中低档超净高纯试剂的需求也在不断增加。国内总体对超净高纯试剂的需求将超过5万吨/年。

在市场供应方面，目前国内MOS级等低档超净高纯试剂已经全部实现国产化，中低档超净高纯试剂供应方面，目前国内已经逐步开始形成规模。生产超净高纯试剂的企业在南方主要集中在上海、苏州和江阴地区，其中上海以华谊为主，苏州主要包括瑞红、联创、晶瑞及苏瑞等，江阴包括江阴化学试剂厂、江化等；北方依旧以北京化学试剂研究所为主，另外还有天津的风帆。目前国内0.5μm技术以上所需的高档超净高纯试剂绝大部分依赖进口，主要来源主要有日本、韩国、美国等国家及我国的台湾地区。

4我国目前超净高纯试剂产业化技术水平及存在的主要问题

4.1 制备技术

目前国际常用的超净高纯试剂制备技术主要由高效连续精馏技术、气体低温精馏与吸收技术、离子交换技术、膜处理技术等。

高效连续精馏技术是传统的比较成熟的制备技术，早期的生产主要采用此项技术，如硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸、异丙醇、丙酮、无水乙醇等，其特点是工艺稳定，产品质量可靠，但此项工艺也有不足之处，特别是在进行深亚微米技术用超净高纯试剂的制备中，由于对设备材质的要求非常