半导体IC国产化急需电子气体国产化的支持

目前世界半导体工业中心正在向中国转移，然而发达国家将电子气体，特别是一些关键气体产品作为敏感电子化工材料，一直对我国实行技术封锁。因此，大规模集成电路（IC）的国产化被列为我国“十一五”中长远发展规划，亟待电子气体配套支持。
      全国特种气体信息中心常务理事长、大连光明化工研究设计院总工孙福楠教授在“2008中国工业气体行业发展高峰论坛”上透露，中国最近进口硅烷（SiH4）、四氟化碳（CF4）、砷烷（AsH3）、氦（He）等气体的价格一路上涨，论克出售的气体产品成吨进口，市场出现了有价无货甚至脱销的局面。孙福楠教授指出，缺乏电子气体原料的IC制造业正面临无法正常运转的危险。如果电子气体全部依赖进口的话，将直接影响到我国的电子材料产业安全。大规模集成电路要实现国产化，首先要实现电子气体的国产化。

电子气体依赖进口
制约IC发展

      电子气体是IC产业最基本的材料，被称为半导体的粮食、血液。电子气体有上百种，目前国内最稀缺的主要有硅烷、砷烷等。最近几年我国IC产业需要的电子气体数量猛增，但一直依赖进口，导致电子气体成为IC发展的瓶颈。
      硅烷是电子气体家族中用途十分广泛的重要气体，同其他硅源化合物相比，因独具许多特性而被优先使用。但硅烷化学活性很强，易燃、有毒，制造难度大，价格昂贵。各国科学家一直试图寻找硅烷替代品，但收效甚微。
      我国的硅烷市场需求有几百吨，但只有5吨的生产规模。目前国内市场硅烷价格论克卖，每克2.8元，而订单都是以吨为计量单位。硅烷的制造技术被几个发达国家掌握，其中最有代表性的UCC（美国联合碳化物公司）工艺是目前普遍采用的方法。小松电子法也是一种制造工艺，同UCC法相比，技术相对简单，投资较小，适合小规模的间歇生产，产品纯度指标也不错，完全可以满足太阳能领域对硅烷质量的要求。小松电子法的致命弱点是产量不易提高。
      由于砷烷具有剧毒性，造成进口不利，其市场价格已经达到每克10元人民币以上。目前能制造砷烷的国家为数不多。我国有许多厂过去曾开展过砷烷的生产，相信新工艺会对烷类气体技术的突破起到重大推动作用。

超纯、超净、超前是发展方向

      气体的质量对芯片制造可谓生死攸关。孙福楠教授透露，超纯、超净、超前是电子气体发展的方向。
      国外在提纯方面的终极目标是将硅烷、砷烷的水、氧气脱除到10－9的数量级。如日本、俄罗斯的专利技术是用高度活性的金属同砷烷中的痕量水、氧气反应，达到气体净化的目的。国产硅烷、砷烷所用的原料同国外差别很大，如国产无水液氨含有或积累大量的有机物，易导致电子气体产生杂质。
      我国近几年在自动控制、设备加工制造领域的发展进步很快,尤其是低温精馏技术的产业化，对硅烷、砷烷的提纯十分有利。采用小松电子法生产的粗品硅烷，所含的杂质比较明确，若合成后再经过二次甚至多次净化，其质量完全可以满足太阳能技术的质量要求。
      目前国际社会针对气体安全及环境保护的呼声很高，我国电子气科研工作者对硅烷、砷烷等毒性气体的安全环保必须给予超前的高度重视。对生产过程中的大量废气可以采用传统的湿法技术，进行初步的无害处理。剩余痕量气体可采用燃烧、裂解等工艺进行深度的解毒处理。目前国内在干法解毒方面已经解决了关键的技术问题。随着技术不断完善，该方法将日趋成熟。

电子气体国产化完全可行

      同工业气体、标准气体相比，我国电子气体处于起步期。国内电子气体制造和应用水平同国外相比尽管差距很大，但已完全具备了电子气体产业化发展的先决条件。
      我国拥有许多三氯硅烷（SiHCl3）生产厂，若将其中一部分SiHCl3进行歧化反应，制造硅烷、二氯硅烷（SiH2Cl2）产品是完全有可能的。我国早在20世纪70年代就已开展了SiHCl3合成、净化、分析等领域的系列研究，并形成规模化的生产，最近两年在四川、洛阳、宜昌等地先后投入巨资开工建设新厂。这为我国采用UCC法生产硅烷提供了极大的可能性。最近几年，我国对低沸点气体的精馏分离技术取得了长足的进步，为精馏分离提纯硅烷提供了可能。
      孙福楠教授呼吁，政府在产业布局上应兼顾IC产业链条的培育和形成，在专注IC发展的同时，通过政府支持、市场竞争相结合的方式，在短时间内彻底解决电子气体依赖进口的问题。通过这些措施，真正实现我国电子气体的产业化是完全可能的。《中国化工报》2008.6.6 文/王亚丽