氘代硅烷是硅烷氘代衍生物,是一种无色剧毒的气体,在半导体行业是一种需求量极大的产品,按纯度可分为≤4N的实验级、4N-5N的工业级以及≥5N的电子级产品,其中电子级是国内缺口最为突出的产品。
一、国内氘代硅烷的产能与需求现状
(一)产能现状
目前我国的氘代硅烷产能主要集中于工业级,已实现国产化生产,但高端电子级依旧需要大量的进口,虽5N级产品生产技术实现了技术突破,但因设备集成度要求极高尚未实现量产,当然未来肯定是能够实现国产化。
(二)需求现状
由于国内半导体14nm及以下先进制程芯片制造的快速发展,需要制备硅膜、钝化层等关键结构用以提升器件的寿命和稳定性,同时光伏N型电池、高端OLED面板等领域需求也在稳步增长,氘代硅烷的市场规模已打96亿。

二、氘代硅烷的主要制备方法
在全球范围内,氘代硅烷的主流制备工艺主要分为三类,具体如下:
(一)氘气交换法
该工艺以5N级硅烷与氘气为原料,300-400℃高温下发生同位素交换反应生成产品,优势是纯度可控性强,可稳定产出99.999%以上电子级产品;但因为原料稀缺、能耗高,成本显著高于其他工艺,国内暂未大规模采用。
(二)锂铝氘化物还原法
国内工业级制备的核心工艺,以4N级卤硅烷与锂铝氘化物为原料经还原反应制得。优势是原料门槛低、成本可控,能够规模化量产;但由于副产物体系复杂,分离提纯难度较大,无法达到电子级纯度要求。
(三)反应精馏集成法
由上海交大与通威股份联合研发的方法,以4N级二氯硅烷与氘源为原料,通过反应与精馏集成设计制备。这种方法的氘源利用率可达90%、能耗低,能够直接制备5N级电子级产品并连续化生产;但由于目前设备集成度要求高尚未量产,处于技术转化攻坚阶段。



