Хлористый водород для полупроводников: краткий патентный анализ

Мы продолжаем рассказывать о различных химических веществах, их применении в электронике и, разумеется, патентом аспекте. На этот раз речь пойдет о газообразном HCl — хлориде водорода, хлористом водороде или хлороводород. При обычных условиях это бесцветный газ с резким запахом; на воздухе при поглощении влаги образует туман, представляющий собой мельчайшие капельки соляной кислоты.

Где используется HCl

Этот газ широко применяют в промышленности и здравоохранении.

Мировой рынок безводного хлористого водорода (HCL) с уровнем чистоты выше 99,999% рынок обслуживает многочисленные отрасли промышленности, например, полупроводниковую, фармацевтическую, электронную и высокотехнологичную химическую промышленность. Уровень чистоты вещества в этих секторах имеет ключевое значение. 

В полупроводниковой промышленности наблюдается всплеск спроса на безводный хлористый водород (HCL) сверхвысокой чистоты, поскольку он является важнейшим компонентом в процессе производства полупроводников и играет ключевую роль в травлении кремниевых пластин, арсенида галлия и других материалов, необходимых для производства полупроводниковых устройств. Растущий спрос на полупроводниковые устройства в различных секторах, таких как бытовая электроника, автомобилестроение, здравоохранение и телекоммуникации являются основными факторами роста потребности в безводном газе HCL качества «пять девяток».

По мере развития технологий постоянно наблюдается стремление к созданию меньших по размеру, более быстрых и эффективных полупроводниковых компонентов, что приводит к повышению требований к точности и чистоте в производственных процессах. Безводный газ HCL сверхвысокой чистоты гарантирует производителям полупроводников соблюдение строгих стандартов качества, необходимых для производства современных полупроводниковых устройств. 

Более того, растущее внедрение новых технологий, таких как 5G, искусственный интеллект, Интернет вещей (IoT) и электрические транспортные средства увеличивает спрос на полупроводники во всем мире, что еще больше усиливает потребность в безводном газе HCL высокой чистоты. 

Кроме того, экологические нормы и проблемы устойчивого развития также влияют на предпочтение полупроводниковой промышленности безводного газа HCL сверхвысокой чистоты. Строгие экологические стандарты требуют использования более чистых и экологически безопасных производственных процессов. Безводный газ HCL пользуется популярностью из-за его эффективности при производстве полупроводников при минимизации воздействия на окружающую среду.

В маркетинговом исследовании «Мировой рынок сверхчистого безводного хлористого водорода (HCL)» — отраслевые тенденции и прогноз до 2031 года показано, что мировой рынок безводного хлористого водорода (HCL) сверхвысокой чистоты, как ожидается, достигнет стоимости 1,70 миллиарда долларов к 2031 году с 1,06 миллиарда долларов в 2023 году, а среднегодовой темп роста составит 6,1% в течение прогнозируемого периода. Основные игроки — компании Gas Innovations, Air Liquide, Matheson Tri-Gas, Inc. (дочерняя структура предприятия Nippon Holdings Group), Weitai Chem и Linde plc.

Патентный аспект

На портале Google.Patents указано 21996 документов на октябрь 2024 по hydrogen chloride H01L. Среди патентообладателей ТОП-5 лидеров составили:

1. Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. — 7,4%;

2. Applied Materials, Inc. — 4,1%;

3. International Business Machines Corporation — 2%;

4. Samsung Electronics Co., Ltd. — 1,9%;

5. TSMC — 1,8.

Как видите, безусловное лидерство за Semiconductor Energy Laboratory Co. Ее основателю и патентному королю Страны Восходящего Солнца Ямадзаки Сюмпэю мы уже посвятили отдельный материал на Хабре. Далее идут две американские, южнокорейская и тайваньская корпорации. Их названия у всех на слуху и не требуют каких-либо пояснений.  

Примеры зарубежных патентов:

• Micro light-emitting diode display panel and manufacturing method therefor (US20220344315A1);

• Method of depositing epitaxial material, structure formed using the method, and system for performing the method (KR20210117163A);

• Preparation method for improving crystal quality of large-size thick film silicon epitaxial wafer (CN116288707A).

А что же в России?

В базе ФИПС поиск по запросу «хлористый водород H01L» найдено 13 патентов РФ на изобретение, из которых только 1 действующий: №2805132 на способ изготовления полупроводникового прибора (Чеченский государственный университет им. А.А. Кадырова). 

Институт сверхвысокочастотной полупроводниковой электроники имени В.Г. Мокерова РАН имеет патент №2731167 на способ лазерной плазмохимической резки пластин, который прекратил действие, но может быть восстановлен (не уплачена пошлина).

Заявок на изобретения нет.

Патентов РФ на полезные модели по нашей тематике нет. 

Программ для ЭВМ, баз данных и топологий интегральной схемы не обнаружено.

Хлористый водород в Российской электронике

На портале госзакупок по терминам «хлористый водород электроника» и «хлорид водорода электроника» числится за 2014-2024 гг. ноль закупок. По хлорид водород полупроводник 1 закупка: в 2014 г. Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН закупал химреактивы на 200 тыс. руб., в том числе «Соляная кислота особой чистоты 26-4 по ГОСТ 14261-77».

Домен «Наука и инновации» по «хлорид водорода электроника» указывает только на один результат интеллектуальной деятельности — «Получение высокочистого хлорида водорода для электроники путем плазмохимического гидрирования отходов тетрахлорида кремния». Ноу-хау относится к производству высокочистого хлорида водорода в производстве микрочипов и других электронных устройств (Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, приказ № 615 от 13.12.2023 г.).

Эта же база по «хлорид водорода полупроводник» даёт 1 документ: сведения о НИР от 2017 г. «Разработка высокоселективных каталитических систем для реализации энергоэффективного процесса получения германия из тетрахлоргермана» (Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева), которая имеет к микроэлектронике косвенное отношение.

Заключение

Основное применение хлористого водорода в производстве прецизионных электронных компонентов заключается в процессах очистки и травления. Перед сборкой полупроводниковых устройств поверхности компонентов должны быть очищены от загрязнений и оксидов. Хлористый водород используется, в частности, для удаления загрязнений и оксидных слоев с кремниевых и металлических поверхностей, что обеспечивает чистую и гладкую поверхность для последующих процессов, обеспечивая оптимальную производительность электронных компонентов.

В РФ всего несколько организаций имеют некоторые компетенции в этой области, например ООО «Гермес-газ» поставляет баллоны с хлоридом водорода электронной чистоты по всей России, Казахстану, Узбекистану, Грузии и Армении.

Патентная ситуация в России неудовлетворительная, изобретательская активность слабая и, главное, финансирование НИР ничтожное. В этой области велико наше отставание не только от передовых стран в микроэлектронике (Японии, США, Ю. Кореи, Тайваня), но и от Китая.

Бесплатный поиск, мониторинг и регистрация товарных знаков  и других объектов интеллектуальной собственности.

Больше контента о сфере интеллектуальной собственности в нашем Telegram-канале