成都特种气体在LED行业当中的运用介绍。

应用于LED产业的特种气体
　　半导体工业用气体品种多、质量要求高、用量少，大部分是有毒或腐蚀性气体。品种高达百余种。半导体工业特种气体按照应用分类，主要包括：
　　（1）硅族气体：含硅基的硅烷类，如硅烷（SiH4）、二氯二氢硅（SiH2Cl2）、乙硅烷（Si2H6）等。
　　（2）掺杂气体：含硼、磷、砷等三族及五族原子之气体，如三氯化硼（BCl3）、三氟化硼（BF3）、磷烷（PH3）、砷烷（AsH3）等。
　　（3）蚀刻清洗气体：以含卤素的卤化物及卤碳化合物为主，如氯气（Cl2）、三氟化氮（NF3）、溴化氢（HBr）、四氟化碳（CF4）、六氟乙烷（C2F6）等。
　　（4）反应气体：以碳系及氮系氧化物为主，如二氧化碳（CO2）、氨（NH3）、氧化亚氮（N2O）等。
　　（5）金属气相沉积气体：含卤化金属及有机烷类金属，如六氟化钨（WF6）、三甲基镓（Ga（CH3）3）等。
　　在LED产业链中，外延技术、设备和材料是外延片制造技术的关键。实践证明，MOCVD是适合生长外延片的良好技术，也是一种工业化的实用技术。当前，MOCVD工艺已成为制造绝大多数光电子材料的基本技术。外延技术需要的超纯特种气体包括高纯砷烷、高纯磷烷、高纯氨气，砷化镓生产中应用硅烷N型掺杂，而氯化氢和氯气常常用做蚀刻气，氩、氢、氮则是必须的载气。同时外延生长需要的有机源主要是三甲基镓，三甲基铟，三甲基铝，二乙基锌，二甲基锌，二茂镁等。现有技术的发展对这些产品的品质要求也越来越高。
　　在半导体化合物生长过程中，除了纯特种气体之外，还需要部分混合气体，主要包括SiH4/H2。SiH4/ N2作为成膜源用量尽管不大，但是对产品质量要求极高，配制混合气体的露点达到-95℃以下，只有这样才可以保证外延片生长的成品率。
　　化合物半导体产业的扩展，带动原材料市场的迅速提升，包括晶圆、衬底、蚀刻剂、过程气体、有机金属化合物、测试和包装材料等的需求每年以大约21%的比例递增，而过程气体（砷烷、磷烷、氨气、氩、氢、氮、氯化氢、氯气等）占整体原料的消耗8%，金属有机化合物占8%。
　　LED产业的特种气体技术发展趋势市场
　　随着化合物半导体技术的日益成熟和产业化进程的加快，外延技术需要的超纯特种气体和有机源的研制和制造技术不断提升。主要表现在：气体和有机源的深度纯化技术；气瓶及管路内壁的洁净处理技术；ppm、ppb、ppt气体杂质检测技术；ppb、ppt级金属杂质的净化控制及分析检测技术；排放尾气的解毒报警技术；一体化无污染供气系统的建立；特种气体混合气的配制技术；配套器件技术以及0.01~0.002μm颗粒的测试过滤技术等。为了适应日益发展的下游产业的发展需要，特种气体生产商在产品纯化、灌装、检测等环节取得更多的创新技术。
　　特种气体的发展趋势也伴随光电子、微电子产业的发展不断更新、进步。主要表现为产品品种的不断增加，新型半导体材料的出现，代之而来的是新一代支撑材料的需求，特种气体生产厂家紧紧围绕下游芯片厂的需求，不断推出符合半导体工艺的新品种；同时特种气体质量不断提高，以LED产业用量大的氨气为例，高纯氨产品的纯度由开始的技术指标要求电子级（5N）到兆位一级（5.5N）、兆位二级（5.7N）发展到市场广泛应用在氮化镓生产中的蓝氨（6.4N），目前氮化镓技术需求的高纯氨技术指标纯度超过99.99999%，业界已经认可的白氨已经完全商品化；由于产品中杂质如水份、碳氢化合物的含量在特种气体纯度中都有严格限制，但绝大多数特殊气体因化学活性大，所以不容易保持其纯度，因此气体的纯度、供气系统的保证便成为半导体厂要求品质和经济性的关键。为避免化合物半导体生产过程中频繁更换过程气体瓶，保证尽可能少引入杂质，气体的充装容器规格趋向大体积，产品包装的集装化，在具备条件的工厂还可以直接建设气体输送管道，保证特种气体的供应质量稳定。
　　特种气体产品供应有代表性的公司为美国Air Product、Praxair、德国Linder、法国AirLiquid、日本酸素等，这些公司的产品在国际电子气体的市场占有主要份额。国内特种气体的研究开发取得了一定的成绩，形成产业化的还很少，使得绝大多数产品仍然依赖进口。在国家“863”项目的支持下，大连保税区科利德化工科技开发有限公司生产的高纯氨产品纯度99.99999%以上，可以替代进口产品，应用在氮化镓生产中。江苏南大光电材料有限公司在关键源的研究和生产过程中，取得巨大的进步，可以部分满足国内LED市场的需求。
　　LED产业的特种气体市场需求
　　目前，全球每年对高纯电子气体的需求速度递增，2009年全球LED用高纯度特种气体市场规模已达20亿美元。美国Air Product、Praxair、德国Linder、法国Air Liquid、日本昭和等几大气体公司在全球市场占有垄断地位，年产能高达数千吨。
　　近年来随着光电子、微电子技术的发展，特别是氮化镓技术的突破，对特种气体的需求和技术要求愈来愈高。越来越多的生产厂家和用户开始关注原材料的质量及其对生产、销售和企业经济效益带来的影响。
　　根据国家半导体照明工程研发及产业联盟统计，从2004年开始国内LED产业累计新增投资规模达150亿元，连续3年，每年企业订购并安装投入的MOCVD数量超过50台以上，国产化率大幅提高，截止2008年底，芯片国产化率达到49%。按照目前联盟成员单位的扩产计划和机台订单数量，预计未来3年国内将增加MOCVD近200台。目前Cree、旭明以及台湾芯片厂商都以合资的形式进入国内，势必进一步带动芯片的国产化。2015年芯片国产化率有可能达到70%。包括高纯氨在内的特种气体产品的需求呈现快速增长的势头，并以每年19%的速度递增，国内LED产业特种气体总需求量达到3 000吨。
　　国际市场应用领域与国内市场相似，处于半导体材料生产和技术先进的国家和地区，如美国、日本、台湾、韩国是高纯气体产品需求量比较大的地区。韩国三星已经计划建设规模达100台MOCVD设备的芯片工厂；台湾许多大型光电公司在原有的成熟下游封装工艺基础上，积极向蓝、绿光LED上游产品领域进军；由于发光二极管具有省电环保等优势，欧美发达国家和日本以政府为后盾，投入巨额资金，积极发展相关产业，这些地区应是特种气体产品未来推广的重要区域。
　　在全球经济一体化的今天，经济飞速发展的中国吸引了全世界的目光。世界几大气体供应商巨头，都瞄准了中国巨大的特种气体市场。他们或者直接在中国建立子公司，销售其产品，如美国AirProduct、Praxair，日本昭和；或者与国内气体公司联合，实行产品总代理如美国Airgas、MethesonTrigas；或者在中国建分装厂，如德国Linde；或者以OEM方式，销售国内厂家优质电子气产品，如法国AirLiquid，目的就是要在中国电子气市场占有一定份额，取得巨大经济利益。面对国际公司的竞争，国内特种气体厂家面临巨大的挑战，在LED芯片工艺中，目前实现国产化的品种包括高纯氨、高纯三甲基镓、混合气体等，而包括高纯砷烷、高纯磷烷等在内一些重要原料目前还依赖进口，短期内国内无法实现工业化供给用户。