特種氣體是光電子、微電子等領(lǐng)域,，特別是超大規(guī)模集成電路,、液晶顯示器件、非晶硅薄膜太陽能電池,、半導(dǎo)體發(fā)光器件和半導(dǎo)體材料制造過程不可缺少的基礎(chǔ)性支撐源材料,。它的純度和潔凈度直接影響到光電子、微電子元器件的質(zhì)量,、集成度,、特定技術(shù)指標(biāo)和成品率，并從根本上制約著電路和器件的精確性和準(zhǔn)確性,。

　　半導(dǎo)體照明是正處于方興未艾的產(chǎn)業(yè),，隨著化合物半導(dǎo)體市場的擴(kuò)展，特種氣體的需求呈現(xiàn)更大的增長,，外延生長需要大量的超純源和過程氣體,。目前臺灣和日本的化合物半導(dǎo)體市場占有率較高，近年來，中國,、韓國的發(fā)展勢頭強(qiáng)勁,，北美,、歐洲的占有率也有所增長,。應(yīng)用于半導(dǎo)體技術(shù)中的特種氣體因?yàn)榉N類繁多、品質(zhì)要求嚴(yán)格,，生產(chǎn),、充裝、運(yùn)送,、儲存都有技術(shù)及安全的要求,，再加上經(jīng)濟(jì)規(guī)模等因素，需要多方面的積累,，才能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，因此目前國內(nèi)呈現(xiàn)市場大,、供應(yīng)能力小的局面,。很多氣體種類的研發(fā)和生產(chǎn)仍處于空白，市場供應(yīng)主要依賴進(jìn)口,。

　　應(yīng)用于LED產(chǎn)業(yè)的特種氣體

　　半導(dǎo)體工業(yè)用氣體品種多,、質(zhì)量要求高、用量少,，大部分是有毒或腐蝕性氣體,。品種高達(dá)百余種。半導(dǎo)體工業(yè)特種氣體按照應(yīng)用分類,，主要包括：

　?。?）硅族氣體：含硅基的硅烷類，如硅烷（SiH4）,、二氯二氫硅（SiH2Cl2）,、乙硅烷（Si2H6）等。

　?。?）摻雜氣體：含硼,、磷、砷等三族及五族原子之氣體,，如三氯化硼（BCl3）,、三氟化硼（BF3）、磷烷（PH3）,、砷烷（AsH3）等,。

　　（3）蝕刻清洗氣體：以含鹵素的鹵化物及鹵碳化合物為主,，如氯氣（Cl2）,、三氟化氮（NF3）,、溴化氫（HBr）、四氟化碳（CF4）,、六氟乙烷（C2F6）等,。

　　（4）反應(yīng)氣體：以碳系及氮系氧化物為主,，如二氧化碳（CO2）,、氨（NH3）、氧化亞氮（N2O）等,。

　?。?）金屬氣相沉積氣體：含鹵化金屬及有機(jī)烷類金屬，如六氟化鎢（WF6）,、三甲基鎵（Ga（CH3）3）等,。

　　在LED產(chǎn)業(yè)鏈中，外延技術(shù),、設(shè)備和材料是外延片制造技術(shù)的關(guān)鍵,。實(shí)踐證明，MOCVD是適合生長外延片的良好技術(shù),，也是一種工業(yè)化的實(shí)用技術(shù),。當(dāng)前，MOCVD工藝已成為制造絕大多數(shù)光電子材料的基本技術(shù),。外延技術(shù)需要的超純特種氣體包括高純砷烷,、高純磷烷、高純氨氣,，砷化鎵生產(chǎn)中應(yīng)用硅烷N型摻雜,，而氯化氫和氯氣常常用做蝕刻氣，氬,、氫,、氮則是必須的載氣。同時(shí)外延生長需要的有機(jī)源主要是三甲基鎵,，三甲基銦,，三甲基鋁，二乙基鋅,，二甲基鋅,，二茂鎂等。現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展對這些產(chǎn)品的品質(zhì)要求也越來越高,。

　　在半導(dǎo)體化合物生長過程中,，除了純特種氣體之外，還需要部分混合氣體，主要包括SiH4/H2,。SiH4/ N2作為成膜源用量盡管不大,，但是對產(chǎn)品質(zhì)量要求極高，配制混合氣體的露點(diǎn)達(dá)到-95℃以下,，只有這樣才可以保證外延片生長的成品率,。

　　化合物半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)展，帶動原材料市場的迅速提升,，包括晶圓,、襯底,、蝕刻劑,、過程氣體、有機(jī)金屬化合物,、測試和包裝材料等的需求每年以大約21%的比例遞增,，而過程氣體（砷烷、磷烷,、氨氣,、氬、氫,、氮,、氯化氫、氯氣等）占整體原料的消耗8%,，金屬有機(jī)化合物占8%,。

　　LED產(chǎn)業(yè)的特種氣體技術(shù)發(fā)展趨勢市場

　　隨著化合物半導(dǎo)體技術(shù)的日益成熟和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加快，外延技術(shù)需要的超純特種氣體和有機(jī)源的研制和制造技術(shù)不斷提升,。主要表現(xiàn)在：氣體和有機(jī)源的深度純化技術(shù),；氣瓶及管路內(nèi)壁的潔凈處理技術(shù)；ppm,、ppb,、ppt氣體雜質(zhì)檢測技術(shù)；ppb,、ppt級金屬雜質(zhì)的凈化控制及分析檢測技術(shù),；排放尾氣的解毒報(bào)警技術(shù)；一體化無污染供氣系統(tǒng)的建立,；特種氣體混合氣的配制技術(shù),；配套器件技術(shù)以及0.01~0.002μm顆粒的測試過濾技術(shù)等。為了適應(yīng)日益發(fā)展的下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要,，特種氣體生產(chǎn)商在產(chǎn)品純化,、灌裝、檢測等環(huán)節(jié)取得更多的創(chuàng)新技術(shù)。

　　特種氣體的發(fā)展趨勢也伴隨光電子,、微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不斷更新,、進(jìn)步。主要表現(xiàn)為產(chǎn)品品種的不斷增加,，新型半導(dǎo)體材料的出現(xiàn),，代之而來的是新一代支撐材料的需求，特種氣體生產(chǎn)廠家緊緊圍繞下游芯片廠的需求,，不斷推出符合半導(dǎo)體工藝的新品種,；同時(shí)特種氣體質(zhì)量不斷提高，以LED產(chǎn)業(yè)用量最大的氨氣為例,，高純氨產(chǎn)品的純度由最初的技術(shù)指標(biāo)要求電子級（5N）到兆位一級（5.5N）,、兆位二級（5.7N）發(fā)展到市場廣泛應(yīng)用在氮化鎵生產(chǎn)中的藍(lán)氨（6.4N），目前氮化鎵技術(shù)需求的高純氨技術(shù)指標(biāo)純度超過99.99999%,，業(yè)界已經(jīng)認(rèn)可的白氨已經(jīng)完全商品化,；由于產(chǎn)品中雜質(zhì)如水份、碳?xì)浠衔锏暮吭谔胤N氣體純度中都有嚴(yán)格限制,，但絕大多數(shù)特殊氣體因化學(xué)活性大,，所以不容易保持其純度，因此氣體的純度,、供氣系統(tǒng)的保證便成為半導(dǎo)體廠要求品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵,。為避免化合物半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中頻繁更換過程氣體瓶，保證盡可能少引入雜質(zhì),，氣體的充裝容器規(guī)格趨向大體積,，產(chǎn)品包裝的集裝化，在具備條件的工廠還可以直接建設(shè)氣體輸送管道,，保證特種氣體的供應(yīng)質(zhì)量穩(wěn)定,。

　　特種氣體產(chǎn)品供應(yīng)最有代表性的公司為美國Air Product、Praxair,、德國Linder,、法國AirLiquid、日本酸素等,，這些公司的產(chǎn)品在國際電子氣體的市場占有主要份額,。國內(nèi)特種氣體的研究開發(fā)取得了一定的成績，形成產(chǎn)業(yè)化的還很少,，使得絕大多數(shù)產(chǎn)品仍然依賴進(jìn)口,。在國家“863”項(xiàng)目的支持下，大連保稅區(qū)科利德化工科技開發(fā)有限公司生產(chǎn)的高純氨產(chǎn)品純度99.99999%以上,，可以替代進(jìn)口產(chǎn)品,，應(yīng)用在氮化鎵生產(chǎn)中,。江蘇南大光電材料有限公司在關(guān)鍵源的研究和生產(chǎn)過程中，取得巨大的進(jìn)步,，可以部分滿足國內(nèi)LED市場的需求,。

　　LED產(chǎn)業(yè)的特種氣體市場需求

　　目前，全球每年對高純電子氣體的需求速度遞增,，2009年全球LED用高純度特種氣體市場規(guī)模已達(dá)20億美元,。美國Air Product、Praxair,、德國Linder,、法國Air Liquid、日本昭和等幾大氣體公司在全球市場占有壟斷地位,，年產(chǎn)能高達(dá)數(shù)千噸,。

　　近年來隨著光電子、微電子技術(shù)的發(fā)展,，特別是氮化鎵技術(shù)的突破,，對特種氣體的需求和技術(shù)要求愈來愈高。越來越多的生產(chǎn)廠家和用戶開始關(guān)注原材料的質(zhì)量及其對生產(chǎn),、銷售和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益帶來的影響。

　　根據(jù)國家半導(dǎo)體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計(jì),，從2004年開始國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)累計(jì)新增投資規(guī)模達(dá)150億元,，最近連續(xù)3年，每年企業(yè)訂購并安裝投入的MOCVD數(shù)量超過50臺以上,，國產(chǎn)化率大幅提高,，截止2008年底，芯片國產(chǎn)化率達(dá)到49%,。按照目前聯(lián)盟成員單位的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃和機(jī)臺訂單數(shù)量,，預(yù)計(jì)未來3年國內(nèi)將增加MOCVD近200臺。目前Cree,、旭明以及臺灣芯片廠商都以合資的形式進(jìn)入國內(nèi),，勢必進(jìn)一步帶動芯片的國產(chǎn)化。2015年芯片國產(chǎn)化率有可能達(dá)到70%,。包括高純氨在內(nèi)的特種氣體產(chǎn)品的需求呈現(xiàn)快速增長的勢頭,，并以每年19%的速度遞增，國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)特種氣體總需求量達(dá)到3 000噸,。

　　國際市場應(yīng)用領(lǐng)域與國內(nèi)市場相似,，處于半導(dǎo)體材料生產(chǎn)和技術(shù)先進(jìn)的國家和地區(qū)，如美國,、日本,、臺灣,、韓國是高純氣體產(chǎn)品需求量比較大的地區(qū)。韓國三星已經(jīng)計(jì)劃建設(shè)規(guī)模達(dá)100臺MOCVD設(shè)備的芯片工廠,；臺灣許多大型光電公司在原有的成熟下游封裝工藝基礎(chǔ)上,，積極向藍(lán)、綠光LED上游產(chǎn)品領(lǐng)域進(jìn)軍,；由于發(fā)光二極管具有省電環(huán)保等優(yōu)勢,，歐美發(fā)達(dá)國家和日本以政府為后盾，投入巨額資金,，積極發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè),，這些地區(qū)應(yīng)是特種氣體產(chǎn)品未來推廣的重要區(qū)域。

　　在全球經(jīng)濟(jì)一體化的今天,，經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的中國吸引了全世界的目光,。世界幾大氣體供應(yīng)商巨頭，都瞄準(zhǔn)了中國巨大的特種氣體市場,。他們或者直接在中國建立子公司,，銷售其產(chǎn)品，如美國AirProduct,、Praxair,，日本昭和；或者與國內(nèi)氣體公司聯(lián)合,，實(shí)行產(chǎn)品總代理如美國Airgas,、MethesonTrigas；或者在中國建分裝廠,，如德國Linde,；或者以O(shè)EM方式，銷售國內(nèi)廠家優(yōu)質(zhì)電子氣產(chǎn)品,，如法國AirLiquid,，目的就是要在中國電子氣市場占有一定份額，取得巨大經(jīng)濟(jì)利益,。面對國際公司的競爭,，國內(nèi)特種氣體廠家面臨巨大的挑戰(zhàn)，在LED芯片工藝中,，目前實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化的品種包括高純氨,、高純?nèi)谆墶⒒旌蠚怏w等,，而包括高純砷烷,、高純磷烷等在內(nèi)一些重要原料目前還依賴進(jìn)口，短期內(nèi)國內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化供給用戶,。