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比EUV光刻机更有杀伤力,原材料“命脉”氟化氢担任重要角色!

发布时间:2023-10-12 08:55人气:

如今,半导体行业可谓是“冰火两重天”。目前我国芯片短缺依然是制约科技行业发展的桎梏,以至于在提到国产芯片时,经常与“卡脖子”联系到一起;实际上,虽然中国芯片确实还有很长一段路要走,但我国在芯片产业链的研发方面已经取得了一些成果。

比如,制造芯片的关键材料——氟化氢,中国就掐住了原材料的命脉,而氟化氢在芯片制造过程中的重要性,足以比肩光刻机。

其次,光刻胶虽然鲜为人知,但它也曾站上“万众瞩目”的舞台,成为国际问题的主角。

但随着日韩矛盾加剧,日本政府对韩国企业发起制裁:限制其半导体核心材料如氟化氢、光刻胶和氟聚酰亚胺等的出口。(这三种材料日本所占的全球份额分别为60%、87%、90%)

韩国并没有坐以待毙,韩国政府牵头一口气投入了6万亿韩元的预算,鼓励韩国的材料企业加快研发进度;

三星集团更是投资了数十家韩国本土半导体设备和材料厂商,从化学材料供应商,到陶瓷材料供应商,再到前驱体材料供应商,全力突破日本企业的垄断。

韩国的投入很快获得了回报,2020年年末,韩国化学材料供应商Soul brain就已经完全拥有了独立生产高纯度氟化氢的能力,可将液体氟化氢的杂质减少至“一万亿分之一”;甚至凭借一己之力,满足了韩国2/3氟化氢的需求量。

值得一提的是:2023年3月,日本政府决定解除限制向韩出口上述三种关键半导体材料的措施,将韩日出口贸易恢复至2019年7月之前的状态,正因如此,日韩之间的这场“贸易战”也接近尾声。

那么,这一种原材料气体就是——高纯度氟化氢:

电子级氢氟酸又名高纯度氢氟酸,是半导体通用湿电子化学品之一;它主要应用于集成电路、太阳能光伏及液晶显示屏三大领域的芯片清洗和蚀刻,还可以作为分析试剂制备高纯度的含氟化学品。

 

其原材料是一种名为萤石的物质,中国作为世界最大的萤石产出国,萤石贸易在国际上具有重要地位;其中,2020 年我国萤石储量仅占世界总储量的 13.13%,而产量占比却高达 65%左右。

并且,高纯度氢氟酸也被称为半导体制造的“血液”,在芯片制造的用途极其广泛,是保证芯片质量的关键材料。尤其,在生产一款芯片大概需要500至1000个步骤,其中大约10%的步骤都会用到高纯度氟化氢,包括晶圆表面清洗、杂物清除、刻蚀、基板切割等;高纯度氟化氢作为一种关键性基础化工材料,一旦出现质量问题,可能会导致产线停摆。

此外,在半导体产业中,主要用氢氟酸清洗晶圆表面,或是芯片加工过程中的清洗和蚀刻等工序上。在太阳能产业,氢氟酸用于芯片表面清洗、蚀剂等工序;在面板产业中,氢氟酸则用在玻璃基板清洗,以及氮化硅与二氧化硅蚀剂等。

再者,相比氢氟酸,高纯度氟化氢的制造技术难度更大,电子级氟化氢是在电子级氢氟酸的基础上加工生产的。

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