上海勁孚化工科(kē)技有(yǒu)限公司

     www.shjinfu.com.cn（上海勁孚化工科(kē)技  021-57629631）--亞太地(dì)區(氟)化工原料與特種新材料專業供應商(shāng)。

     公司緻力于氟樹脂工業與其他特種新材料産業的(de)前沿技術與銷售，目前主要經營氟塑料（PTFE/FEP/PFA/ETFE/PVDF等）、色母、氟塗料、PEEK、芳綸、碳纖維、玻璃纖維、功能性化學(xué)品及其他特種新材料。  

  【勁孚說明】本文講解電子(zǐ)氟化液、高(gāo)純含氟電子(zǐ)化學(xué)品及含氟聚合物(PTFE/FEP/PFA/ETFE/PVDF)、含氟電子(zǐ)特氣等材料在半導體先進制造的(de)應用。勁孚小編一(yī)起與大家分享、共同學(xué)習。

  目前含氟材料在半導體制造中發揮着重要的(de)作用，這些含氟材料主要包括高(gāo)純含氟濕化學(xué)品、電子(zǐ)特氣、電子(zǐ)氟化液、新能源電池電解質、含氟電子(zǐ)塗層材料等等，是太陽能、液晶面闆、集成電路等相關半導體行(xíng)業制作過程中的(de)關鍵性基礎化工材料之一(yī)。

  今天，已經離(lí)國(guó)家行(xíng)動綱領《中國(guó)制造2025》馬上就劇終了，但至今中國(guó)目前的(de)氟化工還是比較弱的(de)。比如(rú)氟素離(lí)型劑，目前隻有(yǒu)陶氏（前道(dào)康甯）和(hé)信越可(kě)以供應；蘋果用的(de)Iwatch手表表帶隻能用科(kē)慕的(de)氟橡膠；PTFE基礎材料做(zuò)得好的(de)也就是科(kē)慕(杜邦)、大金等國(guó)際大廠，更不說高(gāo)純度電子(zǐ)級PFA啦；而氟化液是科(kē)慕、大金、3M[2025年(nián)還停産]、以及索爾維等外資企業。以下由我們上海勁孚化工簡單聊聊在半導體先進制造中含氟材料的(de)種類與應用。

1. 1：電子(zǐ)氟化液的(de)種類與特點

  電子(zǐ)氟化液是一(yī)類高(gāo)穩定性的(de)全氟或接近全氟液體，是一(yī)種無色、透明、低(dī)粘度、不可(kě)燃、安全性高(gāo)的(de)液體。主要用作清洗劑、幹燥劑和(hé)溶劑；因其具有(yǒu)優異的(de)性能、穩定的(de)化學(xué)惰性、良好的(de)導熱性能，極低(dī)的(de)表面張力，以及系統相容性，廣泛應用于：（1）半導體制造封裝測試；（2）導熱、冷卻介質，計算機(jī)服務器及電子(zǐ)元器件系統散熱介質；（3）溶媒稀釋劑、潤滑稀釋劑等其他用途溶劑；（4）冷熱沖擊測試液。

  近年(nián)來，電子(zǐ)産品的(de)規模擴大與集成度越來越高(gāo)，為(wèi)保證電子(zǐ)産品質量，電子(zǐ)産品清洗工業也随之快速發展，早期電子(zǐ)行(xíng)業通常使用CFC進行(xíng)清洗，但由于其會造成臭氧層破壞而被禁用，而CFC替代品例如(rú)三氯乙烯（TCE）、氫氯氟烴（HCFC）、正溴丙烷（nPB）等仍容易造成環境污染，因此隻能作為(wèi)過渡性替代清洗溶劑，急需采用更加環保的(de)清洗方案。電子(zǐ)氟化液主要是開發低(dī)GWP、零ODP的(de)解決方案，包括在發泡劑、清洗劑、冷卻液等領域。目前，電子(zǐ)氟化液主要方案為(wèi)氫氟醚、氫氟碳及其與碳氫等化學(xué)品的(de)組合物。

◆ 電子(zǐ)氟化液主要的(de)特點如(rú)下圖：

  ◆ 環保：首先它是一(yī)個液體，而且是一(yī)個環保的(de)液體，完全符合當今社會對環保的(de)要求，不破壞臭氧層，ODP值是指臭氧消耗值，GWP是全球氣候變暖潛能值；極低(dī)的(de)毒性，低(dī)于酒精；絕緣不燃；

     ◆ 安全穩定：用作精密清洗劑的(de)氟化液産品，具有(yǒu)較高(gāo)的(de)溶解力、低(dī)表面張力、不易燃性和(hé)流體穩定性等優勢。一(yī)般可(kě)以用來洗一(yī)些精密或者光學(xué)部件，如(rú)硬盤，攝像頭模組，醫療器械，OLED掩膜闆，半導體晶圓芯片，精密馬達等等。

1. 2：電子(zǐ)氟化液的(de)應用：在半導體行(xíng)業發揮着獨特作用

  利用其某幾項特征，就能開發出一(yī)些獨特的(de)應用。

  ◆ 用作控溫冷卻液的(de)氟化液産品：運用于半導體冷媒，服務器浸沒式冷卻，随着電子(zǐ)設備對數據安全性的(de)需求以及解決日益增加的(de)發熱量的(de)問題，氟化液是一(yī)個很好的(de)選擇，電子(zǐ)設備可(kě)以在氟化液裏帶電工作。杭州阿裏的(de)服務器就是用這個冷卻方案。而最近高(gāo)發熱的(de)電子(zǐ)币的(de)礦機(jī)，高(gāo)端遊戲機(jī)等，日益青睐這個方案。

  含氟冷卻液具有(yǒu)化學(xué)穩定性、不燃、不爆、低(dī)介電常數等特點，主要用于半導體、數據中心、化學(xué)工業、航天航空等領域，其中比較熱門的(de)是用于浸沒式冷卻液降溫技術。浸沒式冷卻是利用氟化液的(de)高(gāo)絕緣性特點，将服務器發熱器件完全浸沒于氟化液中，通過氟化液直接接觸和(hé)循環傳熱，來給服務器高(gāo)效散熱，可(kě)以不再依賴風扇、空調這些低(dī)效方式散熱，節能70%以上，使得數據中心的(de)PUE值達到1.07，逼近了理(lǐ)論極限值1.0，大大提升了能源使用效率。在當前“碳達峰、碳中和(hé)”的(de)大背景下，未來“能耗指标”和(hé)“碳排放指标”将會成為(wèi)大數據中心核心競争力所在。浸沒式冷卻液降溫技術不僅可(kě)以大幅度降低(dī)數據中心用能，同時也可(kě)以進一(yī)步節約空間，滿足大數據中心未來發展趨勢。

  ◆ 用作滅火劑的(de)氟化液産品：能對起火現場的(de)數據和(hé)設備起到最好的(de)保護。

  ◆ 用作防水塗層的(de)氟化液産品：防水防塵效果可(kě)以到IPX45左右，雖然比起一(yī)些蒸鍍鍍層的(de)方案，它也有(yǒu)自(zì)己的(de)特點。

  ◆ 用作含氟電子(zǐ)塗層材料：以氟化液當溶劑，配合PPG的(de)原液，可(kě)以配成防指紋液産品；作為(wèi)一(yī)個安全的(de)工業液體的(de)稀釋。含氟電子(zǐ)塗層材料主要用于電子(zǐ)産品的(de)抗指紋塗層、防污塗層、電子(zǐ)防潮塗層劑等微米或納米塗層領域。其成分主要為(wèi)含氟矽氧烷、含氟丙烯酸酯、氟矽油。其中含氟抗指紋液主要是采用全氟聚醚為(wèi)主要原料進行(xíng)合成，是主流的(de)電子(zǐ)屏幕的(de)含氟抗指紋液。含氟電子(zǐ)塗層材料在我國(guó)電子(zǐ)行(xíng)業具有(yǒu)廣泛的(de)應用，是發展高(gāo)端電子(zǐ)器件不可(kě)或缺的(de)材料。

   以上，隻是氟化液應用的(de)一(yī)部分，還有(yǒu)很多很多。

   以氟化液當檢漏液體，浸入一(yī)些精密的(de)電線盒，可(kě)以安全檢測漏油情況；

   深入電路闆細小間隙，有(yǒu)效清洗灰塵等，而不會有(yǒu)短(duǎn)路風險；

   添加入發泡劑，可(kě)以使發泡效果更好，空隙均勻，一(yī)緻性好；

   類似的(de)還可(kě)以作為(wèi)注塑的(de)流平劑，使熟料體系內(nèi)物料共混效果更佳；

   防靜電劑類型的(de)氟化液，高(gāo)透明，穩定，以及大量使用在高(gāo)端的(de)光學(xué)膜産品，如(rú)偏光片等産品。

1. 1：濕電子(zǐ)化學(xué)品與半導體制造的(de)超淨高(gāo)純

   濕電子(zǐ)化學(xué)品，是指主體成分純度大于99.99%、雜質離(lí)子(zǐ)含量低(dī)于ppm級和(hé)塵埃顆粒粒徑在0.5微米以下的(de)化學(xué)試劑。濕電子(zǐ)化學(xué)品是電子(zǐ)化學(xué)品領域的(de)分支，是下遊制造的(de)關鍵性基礎化工材料，位于産業偏中上遊的(de)材料領域，其上遊是硫酸、鹽酸、氫氟酸、氨水、氫氧化鈉、有(yǒu)機(jī)物等基本工業原料。半導體制造領域對濕電子(zǐ)化學(xué)品要求最高(gāo)，平闆顯示領域要求其次，太陽能電池領域要求再次。

  ◆ 濕電子(zǐ)化學(xué)品的(de)分類：

  ◆ ①産品分類照組成成分和(hé)應用工藝不同，濕電子(zǐ)化學(xué)品可(kě)分為(wèi)通用濕電子(zǐ)化學(xué)品和(hé)功能濕電子(zǐ)化學(xué)品。

  ◆ ②純度分類随着對集成電路線寬的(de)要求越來越密集，其對濕電子(zǐ)化學(xué)品的(de)要求越來越高(gāo)，例如(rú)有(yǒu)害離(lí)子(zǐ)含量已經從 10^-6（ppm）向 10^-9（ppb）、10^-12（ppt）發展。國(guó)際半導體設備和(hé)材料組織（SEMI）在 1975 年(nián)制定了國(guó)際統一(yī)的(de)超淨高(gāo)純試劑标标準。

  SEMI 關于濕電子(zǐ)化學(xué)品的(de)産品标準以及有(yǒu)關規格為(wèi)了能夠規範世界電子(zǐ)化學(xué)品的(de)标準，國(guó)際半導體設備和(hé)材料協會(Semiconductor Equipment and Materials International，簡稱SEMI)于1975年(nián)成立了SEMI化學(xué)試劑标準化委員會，專門制定、規範了電子(zǐ)化學(xué)品的(de)國(guó)際标準具體見表；國(guó)內(nèi)含氟超淨高(gāo)純化學(xué)試劑生産企業不多、品種單一(yī)沒有(yǒu)統一(yī)的(de)行(xíng)業标準，目前主要以全球電子(zǐ)化學(xué)品龍頭企業-德國(guó)巴斯夫的(de)企業标準為(wèi)主具體見表作為(wèi)氟聚合物經銷行(xíng)業的(de)領軍者，上海勁孚化工科(kē)技有(yǒu)限公司一(yī)直關注半導體工業前沿信息，了解産業不斷發展和(hé)創新。

1. 2：氟聚合物在半導體行(xíng)業的(de)市(shì)場與應用

 氟聚物在半導體市(shì)場的(de)應用：

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   矽片是半導體行(xíng)業的(de)核心材料，是制造芯片的(de)基本襯底材料，它的(de)生産加工涉及精密抛光、研磨、蝕刻、清洗等工序。晶圓制造過程中會形成強酸強堿、腐蝕性電子(zǐ)氣體和(hé)化學(xué)品，以及局部高(gāo)溫高(gāo)壓的(de)工藝環境，同時集成電路芯片制造生産過程金屬離(lí)子(zǐ)、有(yǒu)機(jī)物顆粒等對芯片制造都有(yǒu)影響，是ppt、納米級别控制，要求嚴控任何污染物。氟聚合物高(gāo)純度和(hé)高(gāo)穩定性，以及易加工塑形的(de)諸多特性，使其成為(wèi)某些半導體加工過程中的(de)唯一(yī)可(kě)用材料，也是唯一(yī)的(de)選擇。

   氟聚合物在半導體矽片生産過程中的(de)應用，主要分為(wèi)兩部分：

◆ 1、晶圓加工過程中的(de)配件及封裝材料：包括晶片花籃、化學(xué)品清洗槽、加熱器、發泡薄片、過濾器濾芯、離(lí)型膜等。

◆ 清洗花籃

  清洗是貫穿半導體産業鏈的(de)重要工藝環節，用于去(qù)除半導體矽片制造、晶圓制造和(hé)封裝測試每個步驟中可(kě)能存在的(de)雜質，提高(gāo)芯片良率和(hé)産品性能，約占所有(yǒu)芯片制造工序的(de)30%以上。其中清洗花籃作為(wèi)晶片清洗工藝的(de)重要工具，起到承載運輸晶片的(de)作用。

◆ 化學(xué)品清洗槽

  将晶圓放置于清洗花籃內(nèi)，再将裝有(yǒu)晶圓花籃置于清洗槽中，通過清洗劑和(hé)超聲波發生裝置，在保證不損傷晶片的(de)前提下，達到清洗目的(de)。

◆ 加熱器

在半導體清洗工藝中，化學(xué)品的(de)加熱、保溫需要用到半導體專用加熱設備，其中除了發熱體之外，其餘部位材料均使用氟聚合物制成，以滿足清洗過程的(de)潔淨和(hé)穩定要求。

◆ 2、加工所需化學(xué)品的(de)儲存和(hé)輸送環節：包括管路、接頭、泵、閥門襯套、密封圈，排氣裝置的(de)防火塗層、貯藏罐等容器內(nèi)襯，用于電子(zǐ)化學(xué)品、特種氣體輸送等。

半導體電子(zǐ)化學(xué)品輸送系統（CDS系統）

氣體輸送系統（HOOKUP系統）

  綜上所述，總結：

  氟聚合物在Fab中常被應用于：

-◆高(gāo)純度化學(xué)品的(de)制造、運輸和(hé)儲存

- ◆ 大宗化學(xué)品分銷（BCD）

- ◆ 濕法蝕刻、剝離(lí)和(hé)清潔

- ◆ 化學(xué)機(jī)械平坦化（CMP）

- ◆ 晶片處理(lǐ)和(hé)運輸

- ◆ 通信傳輸線護套絕緣

   PFA、 FEP和(hé)PTFE等産品還用于制造适用于高(gāo)純度流體處理(lǐ)系統的(de)各種産品，包括從管道(dào)到過濾器、傳感器以及儲存容器等。

1.    

2.   含氟特氣是半導體制程的(de)必需品，是電子(zǐ)特種氣體的(de)重要組成部分，約占總量的(de)30%左右，在半導體領域主要用于制作清洗劑、蝕刻劑，也可(kě)用于制作摻雜劑、成膜材料等。高(gāo)純度含氟電子(zǐ)特氣作為(wèi)極大規模集成電路行(xíng)業必需的(de)清洗和(hé)蝕刻氣體，可(kě)以在芯片制作過程中保障極大規模集成電路的(de)生成，确保電路能夠有(yǒu)效發揮作用。含氟電子(zǐ)氣體的(de)細分品類衆多，主要包括CF4、C2F6、C3F8、C4F8、C4F6、CHF3、SF6、NF3等傳統含氟電子(zǐ)氣體，以及COF2、ClF3、F2等新型低(dī)GWP含氟氣體。

3. 
   

   目前全球電子(zǐ)特氣市(shì)場中含氟電子(zǐ)特氣約占其總量的(de)30%左右，含氟電子(zǐ)特氣是電子(zǐ)信息材料領域特種電子(zǐ)氣體的(de)重要組成部分，主要用作清洗劑、蝕刻劑，也可(kě)用于摻雜劑、成膜材料等。由于傳統含氟氣體大氣壽命和(hé)GWP (Global Warming Potential)，全球變暖潛能值，指在100年(nián)的(de)時間框架內(nèi)，各種溫室氣體的(de)溫室效應對應于相同效應的(de)二氧化碳的(de)質量)較高(gāo)，對臭氧層破壞較大，在《京都議定書》框架內(nèi)面臨逐步減量甚至禁用，因此開發新型、安全、環保的(de)含氟電子(zǐ)氣體已成為(wèi)近年(nián)來國(guó)內(nèi)外研究和(hé)産業化熱點。

  傳統含氟電子(zǐ)特氣有(yǒu)CF4、C2F6、C3F8、C4F8、C4F6、CHF3、SF6、NF3等，新型含氟電子(zǐ)特氣有(yǒu)COF2、ClF3、F2等。

  含氟電子(zǐ)特氣不但用于半導體工業還用于 LCD分離(lí)器件、非晶矽太陽能電池和(hé)光導纖維的(de)制造。因高(gāo)純單晶矽是一(yī)種本征半導體，其導電性能很不理(lǐ)想必須有(yǒu)控制地(dì)摻入微量的(de)雜質元素，才能具有(yǒu)所需的(de)電性能。因摻雜劑是有(yǒu)控制地(dì)加入，用量極小一(yī)般在萬分之幾到一(yī)萬分之幾，且直接加于矽片內(nèi)因此質量品質要求甚高(gāo)，必須是高(gāo)純化學(xué)品。

  ◆ 電子(zǐ)特氣：電子(zǐ)特氣在全球晶圓制造材料細分市(shì)場中占比約15%，是第三大晶圓制造材料。我國(guó)電子(zǐ)特氣市(shì)場規模約196億元，2025年(nián)達到316.6億元，2016-2025年(nián)CAGR為(wèi)14.2%。電子(zǐ)特氣行(xíng)業規模的(de)高(gāo)增速主要系國(guó)家政策大力支持與下遊行(xíng)業需求旺盛所緻。我國(guó)應用于集成電路的(de)電子(zǐ)特氣占比約為(wèi)43%，顯示面闆、LED、光伏占比分别為(wèi)21%、13%與6%。此外，ChatGPT及AIGC算力需求增加也将會促使相關企業加大對算力設備的(de)采購，而近年(nián)來國(guó)內(nèi)晶圓廠也處于密集擴産的(de)周期，以上諸多因素均會有(yǒu)力帶動上遊原材料電子(zǐ)特氣需求強勁增長(cháng)。目前，國(guó)內(nèi)電子(zǐ)特氣自(zì)給率不足15%，但在部分技術上已實現突破。此前制約國(guó)內(nèi)電子(zǐ)特氣企業發展的(de)主要因素是認證壁壘和(hé)市(shì)場壁壘，而在限制政策下國(guó)內(nèi)下遊廠商(shāng)優先選擇國(guó)內(nèi)電子(zǐ)特氣企業進行(xíng)配套，認證周期有(yǒu)望縮短(duǎn)。未來，憑借産能擴張速度快、人工及原材料成本低(dī)等本土化優勢，國(guó)産電子(zǐ)特氣的(de)滲透率将不斷提升。

  ◆ 濕電子(zǐ)化學(xué)品：中國(guó)電子(zǐ)材料行(xíng)業協會數據顯示，2021年(nián)度，全球濕電子(zǐ)化學(xué)品使用總量達到458.3萬噸，未來全球濕化學(xué)品需求增長(cháng)的(de)主要驅動力來源于多座晶圓廠的(de)建成投産及OLED面闆産業的(de)發展，預計到2025年(nián)全球濕電子(zǐ)化學(xué)品總需求量則将達到697.2萬噸。目前全球濕電子(zǐ)化學(xué)品市(shì)場中歐美傳統老牌企業市(shì)場份額約為(wèi)31%，日本企業市(shì)場份額約為(wèi)29%，韓國(guó)、中國(guó)的(de)市(shì)場份額合計約為(wèi)39%。近年(nián)來，國(guó)內(nèi)濕電子(zǐ)化學(xué)品企業的(de)生産能力、技術水平及市(shì)場規模都得到快速發展，替代歐美、日本同類産品趨勢明顯。主要産品電子(zǐ)級氫氟酸方面，國(guó)內(nèi)在建及規劃的(de)電子(zǐ)級氫氟酸産能較大，但主要為(wèi)低(dī)等級産品，目前國(guó)內(nèi)能夠生産UPSSS級（G5級）電子(zǐ)氫氟酸的(de)企業僅5家左右。

  ◆ 氟化液：AIGC及ChatGPT算力液冷服務器進入起步階段，半導體氟化液清洗劑國(guó)産化進程空間廣闊。氟化液液冷方面，據我們測算，40kW/櫃的(de)機(jī)櫃單台需氟化液用量約500L。據“大話IDC”測算，液冷服務器邁入規模應用的(de)時間是2026～2027年(nián)。從性能上看，氟化冷卻液是目前較适合用于數據中心液冷系統的(de)冷卻液，浸沒式液冷數據中心的(de)加速擴張有(yǒu)望同步帶動冷卻液（尤其是氟化液）的(de)需求。除冷卻液外，氟化液還可(kě)用于半導體清洗劑、作為(wèi)半導體蝕刻工藝中晶圓表面控溫的(de)關鍵供應鏈原料等。我們認為(wèi)，電子(zǐ)氟化液中長(cháng)期國(guó)産替代空間廣闊，疊加受益于3M計劃于2025年(nián)全面退出PFAS業務，我國(guó)氟化液企業将迎來廣闊市(shì)場機(jī)會。

  過去(qù)幾年(nián)是中國(guó)電子(zǐ)工業最迅猛的(de)時期，含氟材料也取得了一(yī)定的(de)進步，但是，我們也應該看到，自(zì)己國(guó)內(nèi)的(de)高(gāo)端點的(de)電子(zǐ)化學(xué)品的(de)國(guó)産化率僅25%左右，這其中有(yǒu)三方面的(de)原因：其一(yī)是用戶産品評價技術難度大、周期長(cháng)、費用高(gāo)；其二是生産企業存在生産過程管控不嚴格、培訓不到位、供應商(shāng)管理(lǐ)缺失、物流管理(lǐ)較弱、安全環保意識不強，導緻産品質量不穩定、供貨不及時、在下遊用戶中信任度不高(gāo)；其三是研發投入不足，難以突破國(guó)際大公司的(de)專利限制和(hé)技術壁壘。未來，國(guó)內(nèi)企業上升的(de)空間仍然很大。

   含氟材料大多單品用量較小，市(shì)場容量并不大，而國(guó)內(nèi)企業喜歡一(yī)哄而上（不管是疫情材料物資還是資本風投瘋狂的(de)锂電锂礦？甚至我們國(guó)內(nèi)的(de)半導體？消停的(de)5G？都可(kě)以體會現象與教訓），容易造成産能過剩，産品價格波動大，不利于行(xíng)業的(de)穩定持續發展。企業需立足自(zì)身優勢，做(zuò)好行(xíng)業定位，提供個性化産品和(hé)服務，并通過持續的(de)研發提升産品質量和(hé)供貨的(de)穩定性，樹立品牌。避免盲目跟風擴産能，在滿足我國(guó)半導體行(xíng)業快速發展的(de)同時，實現企業自(zì)身的(de)良性發展。

    “一(yī)代材料，一(yī)代工業”---材料強，則工業強；工業強，則國(guó)強。上海勁孚化工科(kē)技有(yǒu)限公司，真誠期待與天下人分享交流各種特種新材料。（識别下圖中二維碼，微信關注“上海勁孚化工科(kē)技有(yǒu)限公司”微信公衆号吧(ba)）