日本在半导体界一向以设备和资料笑傲群雄，2019 年一则禁令一度扼住韩国半导体嗓子，触及资料包括高纯氟化氢、氟聚酰亚胺、感光剂光刻胶，直到几个月前，受伤的双刚才握手言和。

　　高纯氟化氢凭什么与光刻胶并排在一起？它是一种湿电子化学品（Wet Chemicals），与电子气体类似，作为半导体产品的“血液”，没有它，芯片将无法出产。

　　本文是“果壳硬科技”策划的“国产代替”系列第二十六篇文章，重视湿电子化学品。在本文中，你将了解到：哪些湿电子化学品会用在半导体出产中，有什么特别要求，国内外开展现状以及国内开展的前路。

　　职业中，湿电子化学品有多种称号，世界上它被称为工艺化学品（Process Chemicals），国内则称其为“电子级试剂”“超净高纯化学试剂”等。

　　晶圆制作资料里，14% 都花费在湿电子化学品上[1]，用于芯片的清洗、腐蚀及晶圆的清洗等，它决议着终究的成品率、电功用和可靠性。[2]

　　比方说，光刻工艺完毕后，刻蚀工艺就需求运用特定的刻蚀液与薄膜产生化学反应；刻蚀后，需求经过剥离液溶解未曝光部分的光刻胶；整个出产进程中，难免会感染尘埃、颗粒、金属或离子导电污染物，清洗液便能去除这些杂质；金属化工艺中，铜电镀液是铜互连工艺不行短少的化学品。

　　除了集成电路，平板显现、太阳能电池也离不开湿电子化学品，因为其自身功用性强、附加值高，具有传导到终端整机产品功用的才能，所以职业也遍及认为湿电子化学品是撬动工业的重要杠杆。

　　严格来说，只要是在半导体出产进程中的液体、糊状物、粘稠物，都算湿电子化学品，不过职业所说的湿电子化学品一般特指超高纯试剂。

　　芯片制作容不下任何一粒沙，湿电子化学品中的金属离子和硼、硅、砷、磷、硫、氯及有机碳等非金属离子杂质也会直接影响芯片的 3D 结构。[4]

　　在纯度方面，全球均履行 SEMI 世界标准，依据金属杂质、操控粒径、颗粒数、IC 线 是最高等级，不同分级适用于不同运用。其间，太阳能光伏一般只需 G1 水平，显现面板和 LED 一般为 G2~G3 水平，半导体则对应 G4~G5，技能壁垒最高。

　　集成电路用湿电子化学品种类繁多，按成分和工艺，可分为通用湿化学品和功用性湿化学品两大类：

　　通用湿电子化学品是制作工艺中被很多运用的液体化学品，一般为单成份、单功用化学品，如氢氟酸、硫酸、硝酸、磷酸、盐酸、过氧化氢、氢氧化钠、氢氧化钾等；

　　功用湿电子化学品是满意制作特别工艺需求的复配类化学品，如显影液、剥离液、蚀刻液、稀释液、清洗液等，触及光刻、刻蚀、离子注入、CMP 等工艺。[6]

　　详细而言，通用化学品中硫酸、氢氟酸、硝酸、磷酸、盐酸、双氧水、氨水、异丙醇消耗量尤为巨大，功用性化学品中稀释液、显影液、刻蚀液、剥离液、缓冲氧化物蚀刻剂（BOE）、清洗液、电镀液的消耗量随工艺复杂化而添加。

　　对芯片来说，制程工艺越先进，湿电子化学品运用量就越大。SEMI 统计数据显现，从 28nm 到 5nm 总工艺进程将由 400 次添加至 1200 以上，进一步带动湿电子化学品用量提高。[3]

　　参考资料丨《微纳电子与智能制作》[8]《上海化工》[9]，中金公司[10]

　　当然，不但液体自身要纯洁，在包装、运送及运用进程中，都要满意洁净，能够说，湿电子化学品每个环节都存在技能壁垒：

　　质料除杂：质料是制备高纯湿电子化学品的要害，在高效除杂方面，除杂剂的挑选、工艺参数的完善、除杂系统的优化等均需投入；[11]

　　提纯：湿电子化学品的纯化要点不在含量，而在去除有害金属离子含量和颗粒含量，纯化办法首要包括蒸馏和精密分馏、离子交换、分子筛别离、气体吸收和超净过滤 5 种办法，几种提纯技能各有所长；[9]

　　混配：配比和配方是要害，就像分配调料相同，不只要经验丰富，还要符合口味偏好，此外，分配工艺进程温度、压力、流量、配比、排气量等目标都与分配成果休戚相关；

　　副产物运用：大多湿电子化学品出产进程中都存在很多副产物，比方电子级氢氟酸除杂进程中副产的氟硅酸钡，在经过屡次洗刷枯燥后可直接外售，因而副产物梯级运用开发是出产企业的要点；

　　检测：制作芯片进程中，湿电子化学品污染状况决议着企业的生命线，跟着芯片步入纳米级，对金属及非金属杂质含量要求已到达 10-12数量级，曩昔传统的 GF-AAS、ICP-OES 痕量元素检测办法已被筛选，现在常用剖析测验手法是 ICP-MS、ICP-MS / MS 离子色谱法，现在国外剖析系统包括美国的 ESI、日本的 IAS、我国台湾的金兆益，国内则包括我国杭州谱育科技等；

　　包装运送：湿电子化学品大多属易燃、易爆、强腐蚀的风险品，运送进程中既不能走漏，也不能污染，现在最广泛运用的包装资料是高密度聚乙烯（HDPE）、四氟乙烯和氟烷基乙烯基醚共聚物（PFA）、聚四氟乙烯（PTFE），关于不同化学品包装要求也各不相同；

　　收回：芯片出产中，废液排放量十分惊人，这些废液大都具有生物毒性，且污染环境，收回不只具有环保含义，还能够削减企业化学品消耗量。迄今为止，湿电子化学品大多用于清洗和枯燥，运用后杂质含量并不多，且大多杂质品种已知，定向去除杂质便可重复运用，削减企业开支。[8]

　　集成电路用湿电子化学品客户较专，但也具有必定商场规划。归纳我国电子资料职业协会、TECHCET 数据，2022 年~2025 年全球集成电路用湿化学品商场规划将从 56.90 亿美元添加至 63.81 亿美元，受下流芯片需求量削减影响，2023 年全球商场规划可达 51 亿美元，同比稍微下降，其间，其间我国全体商场规划将在 2025 年添加至 10.27 亿美元。[3][12]

　　从要害品类化学来讲，硫酸、过氧化氢、Cu PERR（蚀刻后清洗剂）、CMP 抛光液是 2023 年全球湿电子化学品运用量前四，别离占比 23%、20%、14%、14%，其次是氨水、磷酸、AI PERR（蚀刻后清洗剂）、氢氟酸、异丙醇、盐酸、硝酸。

　　一代产品，一代资料，湿电子化学品技能门槛高、投入大、更新换代快，加之我国起步比国外晚几十年，想在商场上竞赛并不简单。

　　现在，欧、美、日、韩大厂商占有全球湿电子化学品 70% 以上商场规划，格式相对安稳。数据显现，欧美约占全球 32% 商场份额，日本占 29% 全球商场份额，我国大陆则仅占 12%。[13]

　　详细到产品方面，国产首要会集在太阳能电池等范畴的低端产品，技能门槛低，竞赛剧烈；中端的平板显现及半导体产品中韩相互竞赛；高端产品则由德国、美国和日本主导。[14]

　　欧美老牌化工企业产品等级遍及在 G4 以上，与半导体芯片制作业开展简直坚持同一步骤，代表企业包括德国巴斯夫（Basf）、德国默克（）、美国亚什兰（Ashland）、美国 Arch 化学品、美国霍尼韦尔（Honeywell）、美国 Mallinckradt Baker、美国 Avantor Performance Materials、美国 ATMI 等。[15]

　　日本工业开展虽晚于欧美，但开展速度快，现在工艺技能水平根本与欧美企业相等，代表企业包括关东化学、三菱化学、京都化工、日本合成橡胶、住友化学、和光纯药工业 (Wako) 、宇部兴产（UBE）、Stella-Chemifa 等。[5]

　　韩国和我国台湾区域湿电子化学品也在高速开展，其出产技能和工艺水平已可在高端范畴与欧美和日底细竞赛，代表企业包括韩国东友精密化工、韩国东进世美肯、我国台湾东应化、我国台湾联仕电子化学、鑫林科技等。

　　我国湿电子化学品已获得必定打破，在通用化学品上开端构成工业规划，但在超高纯洁试剂上，无论是质量，仍是数量都难以满意电子工业需求。2019 年我国大陆企业在超净高纯化学品商场供给上仅占我国商场的 9%。[16]

　　数据显现，2022 年我国湿电子化学品全体需求量添加至 261.69 万吨，上一年则为 213.52 万吨，估计 2023 年需求量将到达 307.03 万吨。其间集成电路、显现面板、光伏职业需求别离为 96.59 万吨、116.6 万吨、93.84 万吨。估计至 2025 年，国内需求总量可添加至 370 万吨，其间集成电路、显现面板、光伏职业需求量别离为 106.94 万吨、149.5 万吨、113.12 万吨。[7]

　　需求量与商场并非对等，越高端的产品价值才越高。2021 年，我国湿电子化学品商场规划为 137.8 亿元，其间集成电路、显现面板、光伏职业商场规划别离为 52 亿元、62 亿元和 17 亿元，占比别离为 40%、47% 和 13%，估计 2022 年~2028 年国内商场规划可从 163.9 亿元添加至 301.7 亿元。[7]

　　现在，我国湿电子化学品范畴全体国产化率约为 35%，集成电路用湿电子化学品国产化率约为 23%。其间，高端半导体所需氢氟酸国产率约为 30%、硝酸国产率约为 50%、盐酸国产率约为 20%、硫酸国产率约为 10%、氨水国产率约为 40%、过氧化氢国产率约为 70%[11]，NMP、四甲基氢氧化铵等产品在高端范畴的运用则仍是空白。[17]

　　话虽如此，我国前进十分敏捷，现在已完成集成电路、平板显现、太阳能电池全线国产代替，换句话说就是每个范畴都至少有产品可用。

　　迄今为止，国内从事湿化学品研讨出产的企业已有 40 多家，并分为湿电子化学品专业供货商、电子资料渠道型企业和大型化工企业三类[18]。包括江阴江化微、江阴润玛电子、江苏艾森、浙江凯盛氟、晶瑞电子、杭州格林达、湖北兴福电子、中巨芯科技、多氟多、安集微、上海新阳、沧州信联、无锡三开、镇江润晶等，客户不乏台积电、中芯世界、长电科技、华润微、士兰微等先进代工厂、封装厂、IDM 公司。

　　详细而言，电子级硝酸、氢氟酸和磷酸等已获得较大打破，已进入世界供给链，电子级硫酸、盐酸、氨水和双氧水等在国内完成部分批量运用[16]。比方说，江化微的电子级氢氟酸 / 硫酸 / 硝酸、湖北兴福的电子级磷酸 / 硫酸 / 硅刻蚀液 / 铝刻蚀液、晶瑞电材和姑苏晶瑞的电子级双氧水、上海新阳的电子级硫酸 / 铜电镀液 / 铜刻蚀后清洗液、安集微的铜抛光后清洗液已在 8 英寸集成电路出产线nm 以上技能节点晶圆制作用湿电子化学品已有少数运用，大多处于系统认证阶段，28nm 以下技能处于实验室研制和小试开发阶段。[19]

　　近几年在国产代替需求与日韩半导体贸易战驱动下，我国湿电子化学品商场产值不断添加。2016 年~2022 年，产值从 24 万吨添加至 80 万吨，2022 年一年便同比添加 23.1%[20]。不止如此，到 2025 年国内将具有很多新建产能。

　　国产代替仅仅现阶段迈出的榜首步，走向小康仍然要直面问题：国内企业产品相对单一，缺少多品种市占率都很高的龙头企业；尽管部分企业已在多品种产品上完成打破，但拳头产品仍然有限，特别是先进制程上距离显着。[13]

　　从国内各家公司财报来看，全体毛利率在 20%~50% 起浮，功用性湿电子化学品毛利率在 30%~60% 起浮，高端产品可到达 70%，通用湿电子化学品则在 5%~30% 起浮。

　　相悖的是，湿电子化学品技能门槛高、研制投入大、研制周期长，因而全球化学品制作商都在慎重扩张。SIA 陈述中便说到，美国部分芯片工厂湿电子化学品简直每年都会呈现供给缺少的状况。[21]

　　世界龙头企业大多是资料范畴的万能手，造的品种多了，便可防止周期性风险，一起能够构成工业链条和网络，最大化质料、中间体、副产物等价值。这一点能够在专利上窥视一二。

　　以半导体和湿电子化学品一起作为要害词在才智芽上查找，170 个国家 / 区域有 19421 条专利，专利总价值共 13.13 亿美元。其间，美国请求量排名榜首，占全球湿电子化学品相关专利的的 35.84%，其次是日本、我国、韩国、欧洲，别离占全球总量的 19.75%、19.36%、10.59%、7.6%。需求着重的是，国内缺少专利出海，而美国、日底细关专利出海状况较为杰出。

　　坐落专利前列的企业大多是超大型的归纳性化工企业，包括德国巴斯夫、韩国 LG 化学、日本富士、日本住友化学、美国杜邦等。反观国内湖北兴福、江阴润玛、江阴江化微等企业的专利数量也在不断赶超国外企业。

　　含氟电子气体、湿电子化学品、光刻胶作为半导体三大资料，具有类似的工业逻辑。

　　以德国巴斯夫、德国林德、德国默克、日本住友化学、日本三菱化学、美国杜邦 6 家全球抢先企业布局状况来看，5 家在湿电子化学品和光刻胶范畴有所涉猎，且包括剥离、清洗、显影、抛光等相关专利。

　　龙头并非一蹴即至，湿电子化学品最早运用在上世纪 60 时代，世界已经过多轮洗牌和整合。现在全球湿电子化学品处于安稳成长期，估计 5~20 年后即进入成熟期。

　　抢先国家化学试剂职业运营方式开展首要分三个阶段：榜首阶段，经过自主运营完成自产自销；第二阶段，向配套设备、试剂、服务方向开展，完成全产品线供给；第三阶段，培养研制、营销网络，职业开端结盟协作或是重组吞并，敏捷提高商场会集度。[23]

　　跳过第三阶段，是巨无霸们的蚕食，会集度日积月累。比方说，如 2004 年巴斯夫收买默克电子化学事务[24]，2019 年默克完成对美国慧盛（Versum Materials）的并购。[25]

　　现在，我国仍在开展阶段，比较世界上的百年老店，现阶段很难完成大规划整合并购，所以盘绕工业链开展可能是一路不错的路。

　　上游方面，原资料价格和供给是湿电子化学品出产企业的生命线，炼油厂停工会影响异丙醇、硫酸的本钱和可用性，跟着环保管控趋严，原资料价格动摇也影响着产品产值，此外，制作中发电的天然气和石油价格上涨和约束都会引起化学品价格跟涨。

　　比方说，氢氟酸一般由萤石中添加硫酸来制作，而全世界年产值 700 万吨的萤石六成产自我国，导致日本氢氟酸及其首要质料九成以上从我国进口[26]，我国多氟多、兴福电子、滨化股份、中巨芯等企业均具有 G5 级氢氟酸，不只打入台积电、中芯世界工业链，也成为日韩半导体贸易战中的首要代替品。

　　中下流方面，湿电子化学品作为风险化工品包装运送本钱极高，因而湿电子化学品出产商大多盘绕芯片制作商建厂。

　　比方说，台积电此前宣告计划在美国亚利桑那州建厂，紧接着，其供货商 LCY 便宣告计划在亚利桑那州进行异丙醇从头包装和纯化，另一家供货商长春化工也跟进，计划在亚利桑那州出产电子级过氧化氢和根据四甲基氢氧化铵的显影剂、电子级溶液和电镀液。[12]

　　能够说，尽管国内湿电子化学品仍有缺口，但上游质料供给足够，为国内出产企业带来巨大优势，剩余的，就是绕着工业链，不断添加自己的厚度。

　　跟着纳米制程越来越挨近 1nm，芯片制作商间工艺差异性越来越大，湿电子化学品定制化需求提高，或许这会成为国内企业的一次转折点。

　　[4] 许志贤，姚继军，胡建坤，夏晓峰，卢水淼，梅华灯，李伟东.半导体工业原资料剖析检测技能现状与开展 [J].微纳电子与智能制作，2022,4 (01):75-81.

　　[8] 许志贤，姚继军，胡建坤，夏晓峰，卢水淼，梅华灯，李伟东.半导体工业原资料剖析检测技能现状与开展 [J].微纳电子与智能制作，2022,4 (01):75-81.

　　[15] 王海霞，冯应国，仲伟科.我国集成电路用化学品开展现状 [J].现代化工，2018,38 (11):1-7.

　　[17] 金海年等.大国的坎：怎么破解“卡脖子”难题.中译出版社 [M]，2022.3

　　[18] 材新社：材新深度 湿电子化学品产销两旺，职业出资时机整理.2022.9.6.

　　[22] 于宸，顾方，鲁瑛，肖甲宏，白杨，朱文瀚.电子化学品技能开展剖析 [J].精密与专用化学品，2022,30 (01):8-11.

　　[23] 国家新资料工业开展专家咨询委员会.我国新资料工业开展陈述（2020）.冶金工业出版社 [M]，2021.10.01

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