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,、半導體發(fā)光器件和半導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)指標和成品率,，并從根本上制約著電路和器件的精確性和準確性,。

　　半導體照明是正處于方興未艾的產(chǎn)業(yè)，隨著化合物半導體市場的擴展,，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體市場占有率較高，近年來,，中國,、韓國的發(fā)展勢頭強勁,，北美,、歐洲的占有率也有所增長。應(yīng)用于半導體技術(shù)中的特種氣體因為種類繁多,、品質(zhì)要求嚴格,，生產(chǎn)、充裝,、運送,、儲存都有技術(shù)及安全的要求，再加上經(jīng)濟規(guī)模等因素,，需要多方面的積累,，才能實現(xiàn)規(guī)模化生產(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)主要依賴進口,。

　　應(yīng)用于LED產(chǎn)業(yè)的特種氣體

　　半導體工業(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,。品種高達百余種,。半導體工業(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。

　?。?）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,。

　　（5）金屬氣相沉積氣體：含鹵化金屬及有機烷類金屬,，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)化的實用技術(shù),。當前,，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,。同時外延生長需要的有機源主要是三甲基鎵,，三甲基銦,，三甲基鋁,，二乙基鋅，二甲基鋅,，二茂鎂等?，F(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達到-95℃以下,，只有這樣才可以保證外延片生長的成品率。

　　化合物半導體產(chǎn)業(yè)的擴展,，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

　　隨著化合物半導體技術(shù)的日益成熟和產(chǎn)業(yè)化進程的加快，外延技術(shù)需要的超純特種氣體和有機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、進步,。主要表現(xiàn)為產(chǎn)品品種的不斷增加,，新型半導體材料的出現(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,，不斷推出符合半導體工藝的新品種；同時特種氣體質(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)中的藍氨（6.4N）,，目前氮化鎵技術(shù)需求的高純氨技術(shù)指標純度超過99.99999%,，業(yè)界已經(jīng)認可的白氨已經(jīng)完全商品化；由于產(chǎn)品中雜質(zhì)如水份,、碳氫化合物的含量在特種氣體純度中都有嚴格限制,，但絕大多數(shù)特殊氣體因化學活性大，所以不容易保持其純度,，因此氣體的純度,、供氣系統(tǒng)的保證便成為半導體廠要求品質(zhì)和經(jīng)濟性的關(guān)鍵。為避免化合物半導體生產(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)品仍然依賴進口,。在國家“863”項目的支持下，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)濟效益帶來的影響,。

　　根據(jù)國家半導體照明工程研發(fā)及產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟統(tǒng)計,，從2004年開始國內(nèi)LED產(chǎn)業(yè)累計新增投資規(guī)模達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)化率達到49%,。按照目前聯(lián)盟成員單位的擴產(chǎn)計劃和機臺訂單數(shù)量，預計未來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入國內(nèi)，勢必進一步帶動芯片的國產(chǎn)化。2015年芯片國產(chǎn)化率有可能達到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,，處于半導體材料生產(chǎn)和技術(shù)先進的國家和地區(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)計劃建設(shè)規(guī)模達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,、綠光LED上游產(chǎn)品領(lǐng)域進軍；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)濟一體化的今天，經(jīng)濟飛速發(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,，目前實現(xiàn)國產(chǎn)化的品種包括高純氨、高純?nèi)谆?、混合氣體等,，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口,，短期內(nèi)國內(nèi)無法實現(xiàn)工業(yè)化供給用戶,。