电子化学品概述及其分类应用

电子化学品（electronic chemicals），也称为电子化工材料，泛指专为电子工业配套的精细化工材料，即集成电路、电子元器件、印刷线路板、工业及消费类整机生产和包装用各种化学品及材料。电子化学品系化学、化工、材料科学、电子工程等多学科结合的综合学科领域。

电子化学品产品和技术范围非常广泛。产品按用途可分为微电子化学品、光电子化学品、显示用化学品、印制线路板用化学品、表面组装用化学品、

电池化学品等几大门类。

电子化学品按照不同的应用领域，可以划分为十几大类产品。它们通常包括：微细加工的光刻胶、湿电子化学品、电子特种气体、电子封装材料、硅片的抛磨光材料、印制线路板用电子化学品、电子塑封材料、无机电子化学品、混成电路用化学品、电容器用材科、稀土化合物材料、电器涂料、导电聚合物及其它电子电气用化学品、电池材料、平板显示产业配套电子化学品等。所涉及到的电子化学品的品种超过16000种，约占整个电子材料总品种数的65%。电子化学品按使用范围又可分为微电子化工材料（集成电路和分立器件专用）、印制线路板表面处理与组装技术用化工材料和显示器件用化工材料等。

电子化学品上游是基础化工产品。基础化工产品对电子化学品的质量及生产成本有着重要的影响。电子化学品的下游是电子信息产业（信息通讯、消费电子、家用电器、汽车电子、节能照明（LED等）、平板显示、太阳电池、工业控制、航空航天、军工等领域），电子信息产业在一定程度上影响和决定着电子化学品的发展。因此，电子化学品成为世界上各国为发展电子工业而优先开发的关键材料之一。

电子化学品产业链如图1-1所示。

图1-1  电子化学品的产业链

随着技术创新的不断发展，电子化学品应用领域也在不断扩大，已渗透到国民经济和国防建设的各个领域。电子化学品在一定程度上决定或影响着下游及终端产业的发展与进步，对于国内产业结构升级、国民经济及国防建设具有要意义。

目前电子化学品的品种已达上万种，具有质量要求高、用量少、对生产及使用环境洁净度要求高和产品更新换代快等特点。“一代材料、一代产品”，有先进的材料，才能生产出先进的产品。新一代电子技术出现，就会有新一代电子化学品与之相适应。

电子技术的发展离不开与之配套的电子化学品。以微电子工业用电子化学品为例，它是微电子微细加工技术即集成电路和分立器件制作过程中的关键材料，主要包括前工序所用的湿电子化学品（又称工艺化学品）、电子特种气体及后工序所用的电子塑封材料等。这些材料质量的好坏，直接影响着电子产品性能及质量的优劣，特别是湿电子化学品、光刻胶和电子特种气体更是制约微电子微细加工技术发展的瓶颈。而且随着电子技术的飞速发展，对这些材料提出了越来越高的要求。可以说没有微电子化学品的发展，就没有现代电子工业的飞速发展。这些微电子化学品在电子技术的发展中发挥着其它任何化工材料所不可替代的作用，是现代电子技术发展的基石。

据全球电子化学品消费量较新统计数据表明，亚太地区尤其是中国，已成为全球电子业及其化学品的主导市场。包括陶氏、霍尼韦尔、三菱化学和巴斯夫等公司在内的化工企业竞相将电子化学品业务重点放在亚太地区。国内电子化学品产业正处于高速发展期，预计到2017年市场容量将达到400亿～450亿元，年均增速逾15%。
     2017年，全球湿电子化学品市场容量约为208亿元，预计未来几年将维持7%～8%的增速。巨大的市场需求为我国湿电子化学品产业提供了机遇。20世纪90年代中期以来，我国湿电子化学品工业迅猛发展，已占亚洲市场的近三成份额，2013年市场销售总额24亿元左右，预计2017年将达到50亿～60亿元。中国已是全球第二大集成电路市场，预计2017年集成电路用湿化学品的总年用量估计在16.2万吨。随着我国集成电路和光电产业的不断发展，其对湿电子化学品的需求量将呈不断攀升态势。

包括湿电子化学品在内的电子化学品，作为传统化工和电子信息产品的交叉行业，其行业特色充分融入了两大行业的自身特点：

（1）品种多、子行业多。电子化学品品种规格繁多，据不完全统计产品品种在2万余种以上，几大门类，若干个子类，在电子产品的不同领域中均有所应用，如手机、计算机、电脑、新能源电池等所使用的光刻胶、封装材料、高纯试剂、液晶材料、电池正负极材料、隔膜、电解液等多个子行业。

（2）专业跨度大、技术门槛高。电子化学品系化学、化工、材料科学、电子工程等多学科结合的综合学科领域，单一产品具有高度专用性、应用领域集中，各种电子化学品之间在材料属性、生产工艺、功能原理、应用领域之间差异较大，产品之间专业跨度大。

（3）产品更新换代快。电子化学品与下游行业结合紧密，新能源、信息通讯、消费电子等下游行业的快速发展，势必要求电子化学品更新换代速度不断加快，企业科技研发水平与日俱增。

（4）功能性强、附加值高。电子化学品是电子产业链的前端，其工艺水平和产品质量直接对元器件/部件的功能和性状构成重要影响，进而通过产业传导影响到终端整机产品的性能。元器件乃至整机产品的升级换代，有赖于电子化学品的技术创新和进步；电子化学品功能的重要性决定了产品附加值较高、质量要求严的特点。

（5）市场占有率较高。以上四点决定了细分行业市场集中度较高，龙头企业市场份额较大。电子化学品尽管在下游电子元器件中成本占比很小，但对较终产品性能影响很大，大型下游企业对原料的质量和供货能力十分重视，常采用认证采购的模式。一般产品得到下游客户的认证需要2~6年的时间，因此一旦与下游企业合作，就将形成稳定的合作关系。

湿电子化学品（Wet Chemicals）为微电子、光电子湿法工艺制程中使用的各种电子化工材料。

（1）通用湿电子化学品

通用湿电子化学品是指在集成电路、液晶显示器、太阳能电池、LED制造工艺中被大量使用的液体化学品。主要包括过氧化氢、氢氟酸、硫酸、磷酸、盐酸、硝酸、氢氧化铵、氟化铵、氢氧化钾、氢氧化纳、甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、丁酮、甲基异丁基酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异戊酯、乙酸（醋酸）、乙二酸（草酸）、甲苯、二甲苯、环己烷、三氯乙烷、三氯乙烯等。

（2）功能湿电子化学品

功能湿电子化学品是指通过复配手段达到特殊功能、满足制造中特殊工艺需求的配方类或复配类化学品。主要包括显影液、剥离液、清洗液、刻蚀液等。由于多数功能湿电子化学品是复配的化学品，是混合物，它的理化指标很难通过普通仪器定量检测，只能通过应用手段来评价其有效性。

根据对国内湿电子化学品几大市场问卷及实地调查的结果表明，2017年湿电子化学品国内市场需求量的比例如表1-1所示。目前在微电子、光电子产业用的各类湿电子化学品品种中，通用化学品中双氧水、高纯H₂SO₄是使用量较大的品种，约占湿电子化学品使用总量的33.1 %；近几年来功能化学品的需求比例明显增加，如平板显示用剥离液与金属蚀刻液等湿化学品用量也与上述品种不相上下。

表1-1  2017年国内主要湿电子化学品市场需求量比例

对于湿化学品的基本要求是超净和高纯。它广泛用于超大规模集成电路，大屏幕、超薄高清晰度液晶显示器制造、太阳能电池硅片制备等微电子工业中。    它在半导体芯片、太阳电池硅片、液晶显示面板加工中起到清洗或蚀刻的两大功效，达到清除品晶圆表面残留的有机污染物，降低金属杂质的残留量的目的。

（1） 清洗

湿电子化学品在LCD生产过程中，充当着多次对玻璃基板、镀膜玻璃清洗的清洗剂的角色。如所使用的玻璃基板在受入前使用湿电子化学品对其清洗干净；在溅镀ITO导电膜之前的清洗加工；在涂敷光刻胶等之前都要采用湿电子化学品对玻璃基板进行清洗，以保证对微小颗粒以及所有的无机、有机污染物清除干净，达到所需要的洁净精度的要求。

（2） 蚀刻

    用于在光刻过程中的蚀刻及较终的去胶（又称除胶），用于晶圆加工中在其表面需去除的固体物质的蚀刻。

所谓的湿法蚀刻是指借助于化学反应从硅圆片的表面去除固体物质的过程。它可发生在全部硅圆片表面或局部未被掩膜保护的表面上，其结果是导致固体表面全部或局部溶解。湿法蚀刻依蚀刻对象不同可分为绝缘膜、半导体膜、导电膜及有机材料等多种蚀刻。

刻蚀工艺也是TFT制作过程中必不可少的环节，通常分为两种：即干法刻蚀与湿法刻蚀（Wet Etch）。其中以采用湿法刻蚀工艺路线为主流。它是利用电子湿化学品通过化学反应进行刻蚀的方法。湿化学品所构成的剥离液用于去除金属电镀或刻蚀加工完成后的光刻胶和残留物质；湿化学品所构成的剥离液在湿法蚀刻过程中将全部基板表面或局部未被掩膜保护的表面上的需要去除的固体表面全部或局部进行溶解，达到从基板表面上剥离的目的。

湿电子化学品产品及行业的特点，主要表现在如下几方面：

20世纪60年代末出现了用于集成电路制造的电子级高纯专用化学试剂。而电子级高纯专用化学试剂当时绝大多数是应用在集成电路制造过程中的光刻工艺后的去胶；以及前工序生产的清洗、蚀刻、掺杂、显影、晶圆表面处理、去膜等加工的湿法工艺过程中，因此，一类新型的高纯化学试剂便产生，人们将它称为湿电子化学品（又称超净高纯化学品）。湿电子化学品行业也由此兴起，发展起来。

湿电子化学品具有质量要求高、单个品种用量少、对生产及使用环境洁净度要求高和产品更新换代快等特点，其质量好坏直接影响到电子信息产品质量的优劣。因此，国外有“一代材料、一代产品”之说。只有先进的材料才能生产出先进的产品，新一代电子信息技术的应用和推广都必须有新一代电子化学品为基础与之相适应。

发展到现今，湿电子化学品应用领域已发展成为几大市场（集成电路、太阳能电池、液晶显示器、LED等）。它在对湿电子化学品在晶圆（半导体集成电路与分立器件用）、对硅电池片（太阳能电池片用）、对LCD面板（液晶显示用）、对LED芯片制造加工中，充当着清洗与蚀刻的重要功效。它的纯度和洁净度对集成电路的成品率、电性能及可靠性都有着十分重要的影响。

现代的湿电子化学品产业应属于高附加值、低污染、低排放的高科技产业。它不同于传统精细化工企业，是作为信息技术产业的配套性、支撑性的重要企业。湿电子化学品行业也是一个具有广阔市场空间的、朝阳行业。

湿电子化学品在电子信息产品领域中，特别是超大规模集成电路（IC）、显示面板、晶硅太阳电池制作过程中的关键性基础化工材料之一。电子信息行业的蓬勃发展，带动了上游原材料—电子化学品的快速发展，湿电子化学品正成为我国电子精细化工产业中发展较快、并具有很大活力的行业领域。

湿电子化学品市场始终存在产品多规格、多品种并存的特点。超净高纯试剂种类较多，常用的超净高纯试剂有硫酸、双氧水、盐酸、氢氟酸、硝酸、氨水、异丙醇、氟化铵缓蚀溶液等。各种湿电子化学品都有其特定的作用。

湿电子化学品主导产品用量大、技术要求高、贮存有效期短，产品具有强腐蚀性等。在品种的配套性方面，既要将量大面广品种实现工业化生产，还需将那些用量不大，但作用关键的品种实现一定规模的生产，以实现电子技术所需化学品的整体配套的供应。未来几年，湿电子化学品还面临生产供应—回收—再循环利用等新的课题。

随着半导体、液晶显示、太阳能电池在制造技术上的不断进步，这三大应用市场对湿电子化学品品种的要求更加表现出多样化的特点。特别是近几年，市场的湿电子化学品品种格局发生了较大的变化。2017年国内市场与2016年国内湿电子化学品需求市场品种格局相比（见表1-3），传统酸（碱）性溶液需求量在减少，其它无机酸（氢氟酸、醋酸、磷酸等）的使用量明显增加。近几年来新型专用混合酸液（或碱液）品种不断出现，其需求量比例有着明显上升。在这方面，湿电子化学品的液晶显示应用领域更表现突出。

表1-3  2016年与2017年国内湿化学品市场需求的各种品种比例对比

市场需求多样性的发展，要求湿电子化学品生产厂家更加贴近下游客户，做好更长远的、战略性的供货服务（包括在线的技术服务），并需要加大新产品、新混合溶液的开发工作。

电子化学品位于电子产业链的上游，技术壁垒较高，同时由于切换成本较高，因此市场主要集中在美、日、欧等少数大厂商手中，全球竞争格局相对稳定。目前，国际上从事高纯电子化学品生产的国家和厂商主要有德国巴斯夫（basf）公司、美国亚什兰集团、亚什兰化学公司、美国Arch化学品公司、日本关东化学公司、日本三菱化学、日本京都化工、住友化学、和光纯药工业、日本stella-chemifa公司、台湾鑫林科技股份有限公司、韩国东友精细化工有限公司等，上述公司占全球市场份额的85%以上。

湿电子化学品行业具有一定的技术壁垒和市场壁垒。湿电子化学品的下游半导体行业和太阳能行业相对集中，客户拥有较强的话语权；下游行业经营发展的周期性，对湿电子化学品市场也会产生影响。

由于湿电子化学品在IC行业发展中的重要性突出，我国在政策上鼓励该产业的发展，“十五”、“十一五”期间我国把湿电子化学品的研发列入“863”计划；在2008年国家科技部下发《高新技术企业认定管理办法》附件中，明确的列出超净高纯试剂（即湿电子化学品）属于国家重点支持的高新技术领域。备受业界关注的我国《石油和化学工业“十二五”发展指南》于2011年9月正式发布。《石化发展指南》首次提出把培育壮大战略性新兴产业列为主要任务，争取到“十二五”末期形成一批以战略性新兴产业为主导的增长点，把精细和专用化学品率提高到占我国石化总产值中比率的45%以上。与此相关的包括高端专用化学品与化工新材料、生物质能源、生物化工、生物基高分子材料、新型煤化工等都被《指南》列入了发展方向。

我国推出了一系列鼓励发展湿电子化学品和化学试剂以及下游相关行业的产业政策：

    （1）2006年2月，国务院出台了《国家中长期科学和技术发展规划纲要》

（2006-2020年），列出了一系列重大科学研究计划，要求在生态环境、农药残留、药品研发、食品安全、纳米技术、生殖研究、前沿技术、生物技术、新材料技术、清洁能源、基础研究等多方面列出了重大科学研究计划，这些都是对化学试剂的现实需求和潜在需求，对试剂行业的发展起到促进作用。

（2）2006年8月，信息产业部发布的《信息产业科技发展“十一五”规划和2020年中长期规划纲要》提出“重点发展与元器件性能密切相关的半导体材料、……电池材料……在电子装备及元器件中用于支撑、装联和封装等使用的金属材料、非金属材料、高分子材料及各种复合材料等”。
    （3）2007年12月，中国化学试剂工业协会发布的《化学试剂第十一个五年规划》是化学试剂行业主要的产业政策。该规划规划提出通过大力推进产业结构调整和企业联合经营、巩固和提高传统化学试剂基础上大力发展新品种、建立集科工贸一体的新型有效快速供给体系、改善产品质量提高企业管理水平等措施，促进我国化学试剂行业的快速健康发展。
    （4）2008年4月，科技部、财政部、国家税务总局发布《高新技术企业认定管理办法》及《国家重点支持的高新技术领域》中包含“电子化学品：集成电路和分立器件用化学品；印刷线路板生产和组装用化学品；显示器件用化学品。印制电路板（PCB）加工用化学品；超净高纯试剂等”。

（5）2009年4月，国务院办公厅发布的《电子信息产业调整和振关规划》提出“加快电子元器件产品升级……提高片式元器件……新型锂离子电池、薄膜太阳能电池等产品的研发生产能力，初步形成完整配套、相互支撑的电子元器件产业体系”。
    （6）2011年2月，国务院颁布了《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》，对推动集成电路产业发展的激励措施及政策导向进行进一步完善，对优化产业发展环境，增强科技创新能力，提高产业发展质量和水平提出具体引导方针，其中提出“在基础软件……关键材料……芯片设计等领域，推动国家重点实验室、国家工程实验室、国家工程中心和企业技术中心建设，有关部门要优先安排研发项目”。
    （7）2011年6月，国家发改委颁布的《产业结构调整指导目录（2011年本）》列出了以下鼓励类产业目录：第十一条石化化工“14、改性型、水基型胶粘剂和新型热熔胶，环保型吸水剂、水处理剂，分子筛固汞、无汞等新型高效、环保催化剂和助剂，安全型食品添加剂、饲料添加剂，纳米材料，功能性膜材料，超净高纯试剂、光刻胶、电子气、高性能液晶材料等新型精细化学品的开发与生产” 以及第二十八条信息产业“22、半导体、光电子器件、新型电子元器件等电子产品用材料”。
    （8）2011年6月，国家发改委、科技部、商务部、国家知识产权局共同发布的《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南（2011年度）》中，优先发展的领域包括“电子电器产品限用物质替代材料，可降解汽车内饰材料技术，材料的可循环回收技术”。
    （9）2011年12月，工信部发布《石化和化学工业“十二五”发展规划》，其中提出“十二五”期间石化和化学工业的整体产品结构调整方向，将发展“功能高分子材料及复合材料、新型专用化学品等高端产品”，将“高性能电子化学品、无卤阻燃剂、低汞／无汞催化剂等”作为“十二五”高端石化化工产品发展重点。同时指出，在化工新材料与新型专用化学品领域，将“鼓励有实力的化工新材料与新型专用化学品生产企业跨地区兼并重组，提高企业规模，促进产品开发，形成若干个具有行业领先地位的高科技企业”。
    （10）2016年工信部发布了《电子基础材料和关键元器件“十二五”规划》，
规划中按照国务院加快培育和发展战略性新兴产业的总体部署，提出“以推动产业结构升级为主线，以创新主导价值提升，以优化产品性能、降低成本为动力，提高电子材料和元器件产业竞争力；以量大面广的产品为突破口，大力推进市场前景广、带动作用强、发展基础好、具有自主知识产权的电子材料和元器件产业化发展”，规划的制定和实施为电子材料各相关产业的升级奠定了政策基础。