$华融化学(SZ301256)$ $国风新材(SZ000859)$ $彤程新材(SH603650)$
电子级二氯二氢硅,作为半导体制造领域的关键材料,其定义与核心特性至关重要。电子级二氯二氢硅(SiH₂Cl₂)是一种超高纯度的特种气体,纯度高达99.999%以上,常温下呈现为无色透明液体或液化气体形态。它带有刺激性盐酸气味,且具有显著的毒性和腐蚀性。这种材料在半导体工艺中扮演着不可或缺的角色,其性质直接影响着半导体器件的性能与品质。
电子级二氯二氢硅具有低熔沸点和显著密度,其沸点为8.2~8.3℃,熔点则为-122℃。液态密度范围为1.25~1.26kg/L,气态密度则是空气的3.52倍。在化学性质上,电子级二氯二氢硅表现出强反应性,当遇到水时会发生剧烈的水解反应,生成盐酸和聚硅氧烷,并释放出强腐蚀性的烟雾。同时,它在空气中的自燃点较低,为44~58℃,且具有较广的可燃范围(4.1%~98.8%)。这种材料还具有热不稳定性,在高温环境或受到撞击时可能会分解。
半导体制造中的应用
半导体制造是电子级二氯二氢硅的主要应用领域,占据了全球需求的76.2%。在化学气相沉积(CVD)工艺中,它被作为硅源气体,能够在600~800℃的温度下分解并沉积硅薄膜。与硅烷(SiH4)相比,其沉积速率更快,温度更低,且能减少晶格缺陷,特别适用于3nm以下先进制程芯片的制造。它还用于多晶硅和浅沟槽氧化硅的制备中,从而提升芯片性能。
光伏与新能源
在光伏与新能源领域,电子级二氯二氢硅通过等离子体增强CVD(PECVD)与氨气(NH3)的反应,能生成氮化硅(SiNx)薄膜,减少太阳能电池的光反射损失,提高光电转换效率至24%以上。它还被用作高纯度硅源,参与光伏级多晶硅的化学合成。
第三代半导体材料
电子级二氯二氢硅在第三代半导体材料方面能与甲烷或丙烷反应生成碳化硅薄膜,用于功率器件和射频芯片的制造,显著提升器件的耐压和频率特性。它在氮化镓(GaN-on-SiC)器件的制造中,通过沉积缓冲层优化界面质量,推动5G基站和新能源汽车的应用。
光电子与衍生材料
此外,在光电子与衍生材料领域,电子级二氯二氢硅被用于制造光纤预制棒的芯层和外包层,并参与医药和化工产品的有机合成等,其独特的化学性质使其在这些领域的应用成为可能并发挥了重要作用。
主流制备方法
在半导体制造领域,电子级二氯二氢硅的制备工艺是探讨的焦点。流行的制备方法包括歧化法、氯化法和氢化法。其中,歧化法以三氯氢硅为原料,通过催化歧化反应生成电子级二氯二氢硅,产率通常超过85%。氯化法则适合大规模生产,通过硅粉与氯化氢或氯气反应生成所需的二氯二氢硅。
提纯技术
提纯技术是确保电子级二氯二氢硅纯度达到9N以上的关键。主要采用精馏法、吸附络合技术和膜分离-填料塔集成技术等方法。精馏法采用多塔串联的方式分离轻重组分,但需要对某些沸点接近的杂质进行特殊处理。
技术瓶颈
制备过程中面临诸多技术瓶颈,包括杂质控制与安全风险。由于硼、磷等杂质的沸点接近,分离难度较大,需要采用多种技术的耦合才能有效去除。同时,全流程操作需要在无氧无水的环境下进行以确保安全。此外,高端产品(6N+)目前仍被国外垄断,国产化率相对较低。
市场规模与发展预期
二氯二氢硅作为电子化学品,其市场需求不断增加。预计到2030年,全球市场规模将显著增长至1.6亿美元。在中国市场,其需求也在不断攀升,到2027年,中国市场的规模将突破8.5亿元。
市场竞争格局
全球二氯二氢硅市场目前主要由国际企业垄断,美国陶氏和德国巴斯夫占据全球市场份额的70%。但随着中国市场的崛起和技术进步,这一竞争格局预计将逐渐发生变化。
未来趋势分析
未来,绿色制造将成为行业发展的趋势。通过副产物氯气的循环利用将有助于降耗和减少环境污染,预计到2025年,6N+高端产品的需求占比将升至55%。此外,政策驱动也将是中国二氯二氢硅市场发展的重要推动力。中国“十四五”规划已将电子特气列为战略性新兴产业,并设定了2025年自给率达到70%的目标。
电子级二氯二氢硅作为半导体、光伏及第三代半导体产业的不可或缺的原料,其超高纯度和低温高效沉积特性对芯片性能与能效产生直接影响。当前,中国企业在提纯技术和产能方面已取得显著进展,正加速实现更高纯度、更耗的绿色制造目标。
华融化学电子级氯产品,可以用于制作二氯二氢硅。