氖气是光刻混合气体(如Ar/F/Ne混合气、Kr/Ne混合气等)的核心组分之一,随着全球晶圆厂扩产带动半导体制造对电子特气整体需求的增长,氖气及各类特气的需求结构正在发生变化。在半导体制造使用的超过100种气体中,电子特气与大宗气体用量约各占一半,而氖气所在的光刻气环节,其价值不仅体现在用量上,更在于混合配比精度对光刻机分辨率的直接影响。
氖气在光刻气中的核心角色
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的光源,其波长直接决定了光刻机的分辨率。在常见的几种光刻混合气中,氖气几乎无处不在——无论是Ar/F/Ne混合气、Kr/Ne混合气,还是Ar/Xe/Ne混合气、Kr/F/Ne混合气,氖气都作为关键组元参与其中。
光刻气的混配需要运用重量法、分压法或动态体积法,将两种以上气体按特定比例混合,配比精度是最核心的参数——若混合气精度与要求偏差过大,会造成光线波长偏差,进而影响光刻机的分辨率。这也是电子特气两大技术瓶颈之一(另一瓶颈是气体提纯)。
晶圆厂扩产如何拉动需求结构变化
从需求端看,电子特气在半导体工艺的每个环节都有应用,素有“半导体的血液”之称。下游晶圆厂扩产直接带来对刻蚀、沉积、光刻、离子注入、掺杂等各环节特气的总量拉动。在需求结构上,不同工艺环节对应的气体品类各有侧重:
| 工艺环节 | 代表气体 |
|---|---|
| 化学气相沉积(CVD) | 硅烷、氨气、六氟化钨、TEOS等 |
| 刻蚀 | 四氟化碳、八氟环丁烷、三氟甲烷、氯气、溴化氢等 |
| 光刻胶印刷 | 氟气、氢气、氖气等 |
| 离子注入 | 磷化氢、三氟化硼、四氟化硅等 |
| 掺杂 | 含硼、磷、砷的三族及五族原子气体 |
光刻环节虽然气体用量占比不大,但因混合配比精度要求极高,是技术壁垒最高的领域之一。值得注意的是,氖气本身的单品市场规模相对有限,其需求增长更多体现为光刻气这一高壁垒品类的结构性机会,而非总量上的大幅拉动。
国产厂商的突破与认证壁垒
国内特气市场近年来蓬勃发展,多家公司在不同特气单品中实现突破。例如华特气体从高纯六氟乙烷入手,现已能规模化供应20多种产品,其自主研发的4种光刻混合气已通过阿斯麦认证,锗烷产品也通过了海力士及英飞凌认证。不过,国内大部分气体公司仍面临终端认证壁垒,不少企业只能为国际大厂代工——比如凯美特气生产的混合气体已能满足阿斯麦光刻机需求,但因缺少认证,暂时只能通过林德和法液空销售。
常见问题
氖气在光刻气中的用量占比有多大?
官方资料未公布氖气在光刻混合气中的具体配比数值。可以确定的是,氖气广泛存在于Ar/F/Ne、Kr/Ne、Ar/Ne、Ar/Xe/Ne、Kr/F/Ne等多种光刻混合气中,是光刻气的重要组成部分,其混配精度直接关系到光刻机的分辨率表现。
电子特气的市场规模有多大?
参考行业数据,2020年半导体特种气体市场规模约45亿美元,在工业气体大市场中占比不到4%,但需求增速较快。电子特气中规模最大的单品是三氟化氮,约8亿美元,氖气的市场规模约1亿美元左右,单品体量较小。
晶圆厂扩产对氖气需求的影响有多大?
晶圆厂扩产会整体拉动电子特气需求,但氖气作为光刻气组元,其需求增长更多体现为结构性机会。由于氖气单品市场规模有限,对相关厂商的业绩弹性贡献相对较小,更值得关注的是光刻混合气这一高壁垒品类带来的技术溢价。