2023年半导体电子特气深度报告word：电子制造之血液国产替代浪潮将至.docx

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1、目录1电子特气：现代工业之基石，晶圆制造之血液31.1 电子气体：现代工业的原料基石31.2 电子气体的三种分类方式31.3 电子特气在集成电路中的应用解析71.4 从电子气体的生产流程看技术壁垒121.5 电子气体的四种供应模式151.6 电子气体壁垒总结172全球竞争格局:寡头垄断下的突围序幕192.1 市场规模：全球放缓，需求东扩192.2 竞争格局：外资垄断，国产崛起213海外龙头发展:探寻气体龙头崛起之路243.1 林德集团：领先全球的电子气体供应商243.2 液化空气：持续收购扩大市场，丰富产品线263.3 空气化工：通过技术创新开拓市场283.4 海外龙头解析：探寻气体龙头崛起之

2、路304国产替代机遇:踏出自主可控千里硅步334.1 国内特气市场寡头垄断明显，替代空间可观334.2 国产替代势在必行，亟需实现自主创新335投资建议355.1 行业投资建议355.2 重点公司366风险提示53插图目录54表格目录551电子特气：现代工虹基石,晶圆制造之3微1.1 电子气体：现代工业的原料基石广义的“电子气体指电子工业生产中使用的气体，为重要的工业生产原材料之一。狭义的“电子气体”特指半导体行业所使用的特种气体。工业中把常温常压下呈气态的产品统称为电子气体。根据战略性新兴产业分类（2018），电子气体可分为了电子特种气体和电子大宗气体，其中电子气体已经成为现代工业不可或缺的

3、基础原料。随着中国经济的快速发展，电子气体作为基础产业，在国民经济中的重要性日益突出。其上游行业是原材料和设备：原材料包含空气、工业废气、基础化学原料等；设备分为气体分离及纯化设备制造、压力容器设备制造等。下游广泛应用于石油、化工、冶金、钢铁、机械、电子、电力、玻璃、陶瓷、建材、食品，以及医疗等领域。:电子气体产业链上下游上游：原材料设备；中游：气体原料设备11空气卜|I工业废气I气体分离及纯化设备压力容器设备等空分气体大宗气体工业气体合成气体标准气体特种气体高纯气体电子特种下游：应用乙快氨气二氧化碳刻蚀气体CDV气体稀春气体蠢杂气体外延气体光刻气体资料来源：华特气体2023年报告，前瞻产业研

4、究院，民生证券研究院整理1.2 电子气体的三种分类方式电子气体品类繁多，分类方式较为复杂。根据不同的标准，电子气体主要有以下三种分类方式：）按照用途,分为电子大宗气体和电子特种气体；2）按照曲獭场，分为集成电路、显示面板、发光二极管、光梦等;3）按照气体组分的性转，分为氮氧化合物、氢化物、氟碳类、碳氧化合物、氨化物、混合气等。1.2.1按照用途划分:不同用途电子气的分类类别用途主要气体品种电子大宗气体（一般气体）环境气、保护气、载气氮气,氧气，氧气等化学气相沉积CVD氨气、氮气、氧化亚氮、TEOS（正规酸乙酯）、TEB（硼酸三乙酯）、TEPO（磷酸三乙酯）、磷化氢、三氟化氯、二氯化硅、氟化氮、

5、硅烷、六氟化铝、六氟乙烷、四氯化钛，甲烷等离子注入氟化神、三氟化磷、磷化氢、三氟化硼、三氯化硼、六氟化硫、疝气等电子特种气体光刻胶印刷氟气、氮气、氮气、意气扩散氧气、三氯氧磷刻蚀氨气、四氟化碳、三氟甲烷、二氟甲烷、氯气、浪化氢、三氯化硼、六氟化硫。一氧化碳等掺杂含硼、磷、碑等三族及五族原子之气，如三氯化硼,乙硼烷，三氟化硼，磷化氢，碎化氢等资料来源：金宏气体招股说明书，民生证券研究院电子特种气体（SPeCia1GaS）是用于生产半导体、液晶、太阳能电池等各种电子产品时使用的特殊高纯气体。在生产工艺方面，电子特气参与到离子注入、刻蚀、气相沉积、掺杂等流程中；下游应用方面，电子特气涵盖半导体、化工

6、、医疗、环保和高端装备制造等领域。截止至2023年，特种气体中的单一气体（不包含混合气体）共有260种。常见的电子特气应用场景如下：毒:常见的电子特种气体应用场景气体名称纯度要求应用场景氨气99.995%用作标准气、校正气、在线仪表标准气；用于半导体器件制备工艺中氮化工序；另外,用于制冷、化肥、石油、采矿、橡胶等工业。氯气99.96%用作标准气、校正气；用于半导体器件制备工艺中晶体生长、等离子干刻、热氧化等工序；另外，用于水净化、纸浆与纺织品的漂白、工业废品、污水、游泳池的卫生处理；制备许多化学产品。氧化亚氮99.999%用作标准气、医疗气；用于半导体器件制备工艺中化学气相淀积、医用麻醉剂、烟

7、雾喷射剂、真空和带压检漏；红外光谱分析仪等也用。硅烷99.999%电阻率100。/cm?,用于半导体器件制备工艺中外延、化学气相淀积等工序。硫化氢99.999%用作标准气、校正气；用于半导体器件制备工艺中等离子干刻,化学工业中用于制备硫化物,如硫化钠,硫化有机物；用作溶剂；实验室定量分析用。四氯化碳99.99%用作标准气；用于半导体器件制备工艺中外延、化学气相淀积等工序；另外,用作溶剂、有机物的氯化剂、香料的浸出剂、纤维的脱脂剂、灭火剂、分析试剂、制备氯仿和药物等。资料来源：三因子气体公司官网，民生证券研究院电子大宗气体（BuIkGas）是满足半导体制造要求的高纯度和超高纯度气体，主要包括氢气

8、、氮气、氧气、氮气、二氧化碳等。电子大宗气体在半导体制造过程中用量大且覆盖85%以上的环节，可被用作环境气、保护气，载气。拥有大规模用气需求的制造工厂通常与气体供应商合作建设大宗气体气站，气体供应商可通过现场制气装置制取电子大宗气体并通过管道供应，制取过程中电力成本占80%,主要原材料为空气。常见的大宗气体应用场景如下：泰:常见的电子大宗气体应用场景气体名称应用塞与Ar用于等离子沉积和蚀刻工艺的工厂中，还可用于深UV光刻激光器中半导体芯片的最小特征的图案上。液化氮气的液滴还被广泛用于清洗最小、最脆弱芯片结构中的碎屑。二氧化碳Co2可用于支持先进的浸没光刻，专用低温清洗应用以及DI（去离子水）处

9、理。霸年He是第二轻的元素，用于电子制造中的冷却，等离子处理和泄漏检验。氨与由于产能规模和工艺强度需求逐渐提升，心的使用量正在增加。它用于硅和硅铸的外延沉积和表面处理。随着EUV（极紫外线）技术的推广，氢气的需求量将继续增长。较有5用于在蚀刻中产生氧化物层。现场可提供杂质少于IOppb的超纯液态氧（1OX）且无需外部净化器。氮气M是目前半导体制造中使用最多的气体。它用于吹扫真空泵，排放系统，还可以用来作为工艺气体。在大型先进的工厂里，氮气的消耗量可达每小时5万立方米，这使得工厂需要使用低能耗的现场氮气发生器，以提升成本效益。资料来源：无锡远通气体有限公司官网，民生证券研究院1.2.2按照应用领

10、域划分崩:不同应用领域电子气体的分类应用领域工艺主要产品清洗、刻蚀三氟化氮、六氟乙烷、八氟丙烷、八氟环丁烷、六氟丁二烯、氟化氢、氯化氢、氧氮、氯气、氟气、漠化氢、六氟化硫等集成电路成膜六氟化铝、四氟化硅、乙焕、丙烯、气气、乙烯、硅烷、氧氮混合气、气代氨等光刻氟氯筑、氮筑等混合气离子注入碑烷、磷烷、四氟化褚、三氟化硼等其他六氯乙硅烷、六氯化铝、四氯化钛、四氯化饴、四乙氧基硅等显示面板成膜、清洗三氟化氮、硅烷、氨气、笑气、氧氮混合气、氯化氢氢氛混合气等发光二极管外延碑烷、磷烷、三氯化硼、氨气等光状扩散、建膜沉积、刻蚀三氟化氮、硅烷、氨气、四氟化碳等资料来源：派瑞特气招股说明书，民生证券研究院电子气

11、体的应用领域通常包括，集成电路、显示面板、光伏等，不同种类的气体在各个应用领域发挥不同的作用。在隽成电路制造中，电子气体根据不同工艺，可分为掺杂用气体、离子注入气、清洗用气、刻蚀用气体和光刻气。在显示面板生产中,电子气体的主要工艺分为清洗、刻蚀和薄膜沉积。其中，在薄膜沉积工序中，CVD在玻璃基板上沉积二氧化硅薄膜所使用的特种气体,主要为三氟化氮、硅烷、磷烷、超纯氨气等。在太阳能电池生产中,电子气体的主要工艺为扩散、薄膜沉积和刻蚀等。三氯氧磷和氧气用于扩散工艺；硅烷、氨气、二乙基锌、乙硼烷用于薄膜沉积；四氟化碳用于刻蚀。在下游各细分领域中，电子特种气体和电子大宗气体的成本占比大致如下：蓑5:电子

12、气体在下游领域的成本占比情况领域电子特种气体电子大宗气体液晶面板30%-40%60%-70%集成电路约50%约50%1ED、光伏50%-60%40%-50%光纤通信约60%约40%资料来源：金宏气体招股说明书，民生证券研究院在液晶面板领域，电子特气占电子气体总成本的30%-40%,远小于电子大宗气体的60%-70%;集成电路方面,二者的成本占比基本持平；从1ED和光伏来看，电子大宗气体占电子气体总成本的40%-50%,略低于电子特气的成本占比；在光纤通信领域，电子特气的成本占比相对更高，约为60%。12.3按照组分的性质划分素:不同气体组分电子气体的分类燧H细分类别主要产品简介及用途高纯氧化亚

13、氮作为电子气体，主要用于半导体光电器件研制生产的介质化合物氧化亚氮膜工艺。此外，氧化亚氮还广泛应用在医用麻醉剂、食品悬浮剂、制药化妆品等领域。一氧化氮用于半导体生产中的氧化、化学气相沉积工艺。蜥用于生产单晶硅、多晶硅等半导体制造的气相沉积氧化物乙硅烷用于半导体制造中的气象沉积薄膜。高纯氢气重要的工业气体还原剂，在石油化工、电子工业、冶金工业、食品加工、精细有机合成、航空航天等方面有着广泛的应用。高纯六氟乙烷高纯四氟化破高纯三氟甲烷高纯八氟环丁烷高纯八氟丙烷高纯一氟甲烷主要用于集成电路生产过程中的等离子蚀刻。该类气体在电场加速作用电子特种气体氟碳类下形成等离子体，与硅基材料反应，在材料表面进行选

14、择性蚀刻。随着集成电路制程逐步进入14nm、7nm乃至5nm,蚀刻过程必须采用高蚀刻率、高精确性的氟碳类气体.高纯二氟甲烷碳氧化合物高纯二氧化碳具有弱酸性，高纯二氧化碳溶解于去离子水，可在避免二次污染的情况下清洗残留于硅片表面的颗粒物、油污，并去除静电。高纯一氧化碳应用于集成电路生产过程中的干法蚀刻工艺。氨化物高纯氨气可生产氮化钱（GaN1氮化硅（Si3N4）等氮化物，用于1ED、光伏太阳能电池领域.光及其他Ar/F/Ne1SS光刻气是光刻机产生深紫外激光的光源.不同的光刻气能产生不同波长混合Kr/Ne混合气Ar/Ne混合气的光源，其波长直接影响了光机的分辨率，是光刻机的核心之一。ArAe/Ne混合气Kr/F/Ne混/普通工业气体-氧聂R工业金属冶炼、化工、机械制造、家电照明等。氨等资料来源：华特气体募集说明书，民生证券研究院按照气体组分的性质分类，电子痔价华利分为氮氧化合物、氢化物、氟碳类、碳氧化合物、氨化物、混合气等；普通工业气体司令为氧、氮、氧、工业氨等。1.3电子特气在集成电路中的应用解析集成电路制造涉及上干道工序，需使用上百种电子特种气体，工艺极为复杂，对于纯度、稳定性、包装容器等方面有较高的要求。电子特气在集成电路工艺中的应用如下图所示，红色部分为电子气体的应用部分：韶:电子特种气体是晶圆制造关键性材料研