第405期|揭秘半导体工艺不可缺失的材料——同位素硼

科技   2024-06-18 17:03   上海  

本期话题:

00:56揭开同位素赛道的神秘面纱

03:42同位素的市场前景
05:23高纯度的追求,中国同位素产业的挑战与机遇


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揭开同位素赛道的神秘面纱


幻实(主播):

欢迎大家关注芯片揭秘,我是主播幻实。今天,我们邀请到了江苏正博诺科技有限公司的徐兆栋徐总。您公司是做同位素相关领域,这个领域对于芯片揭秘来说还是比较陌生的,您能不能先给我们科普一下,同位素是一个什么样的产业赛道,您在这个赛道里做什么呢?


同位素:有⼀类物质具有相同的质⼦数,不同的中⼦数,它们占据化学元素周期表的同⼀位置,我们将之称为同位素(Isotope)。


芯片揭秘 主播幻实(右) 对话

江苏正博诺科技有限公司副总经理·徐兆栋(左)


徐兆栋(嘉宾):

整个芯片产业比较大,正博诺专注于其中的某个工艺环节,比如芯片制造过程中的离子注入。在自然界中,硼-10(简称“10B”)和硼-11简称“11B”)的比例是1:4,但是在离子注入过程中,需要高丰度的11B,所以,我们采取的工艺是不断地分离,把10B去掉,从而达到要求的丰度。举个例子,我们的产品硼,其纯度能达到99.999%,但还是不达标,虽然硼的纯度高了,但我们还需要把10B的含量降到更低,以达到更高纯的11B。我们进入同位素这个行业,也是积极响应国家的号召,解决国家部分产业的卡脖子问题,联合国内外的专家,攻坚克难,既解决了同位素分离技术难题,又服务于国内的相关产业。为“新质生产力”贡献我们自己的力量。


从同位素的角度来看,现在气体行业,尤其是特种气体,在芯片制造中面临着一个尴尬的局面,仍然被国外卡着脖子。以三氟化硼气体为例,国外只有两家公司能生产,而且现在由于政治原因,国内的需求供应面临着很大问题。基于这个背景,正博诺与国内外的专业技术团队合作,从基础研究到工业化生产,达到国际先进水平。


正博诺电子级高纯、高丰度三氟化硼特种气体项目发证仪式

(图源:泰兴市重大工业项目掌上督系统)


幻实(主播):

您刚刚提到,在同位素方向上,国外还是卡我们脖子的。那么,卡到什么程度呢?是整个同位素行业还是只是硼元素?能不能给我们详细讲一下?

 

兆栋(嘉宾):

硼元素目前属于百分百依赖。同位素分离有两种方向,一种是放射性的同位素,依赖于反应堆;另一种是稳定性的同位素,依赖于分离技术。像硼、碳等元素的分离技术,国内有很多公司在研究,但都处于实验阶段,真正实现工业量级的生产,还面临着很大的问题。当然,现在国内的企业也在不断努力,很多同行都加入同位素领域,一起在不断地迭代、积累和提升。

 

幻实(主播):

放射性的同位素在医疗行业是有应用的,但对于半导体行业其实更需要稳定性的同位素,目前分离技术是我们核心的卡点,所以想做同位素的公司,首先要掌握分离技术。那么,您的团队在同位素的分离方面有什么独特的经验吗?

 

徐兆栋(嘉宾):

我们的团队,尤其是国外团队,拥有几十年的实战经验,加上他们也了解到中国的市场潜力,认为在中国设厂是一个很大的机会。于是我们联合国外技术团队,我们出资源、资金、场地等生产条件,国外团队出关键点的技术支持,达到一个双赢局面。未来,正博诺最大的市场还是在中国,当然,我们也会考虑出口到韩国、日本、欧洲等国家和地区。



同位素的市场前景


幻实(主播):

现在我们都深受感受,中国要想得到一些新技术上的突破,还是要依靠一些好的商业路径才能实现,比如与国际公司合作,拿场地换技术,这也是新形势下,国际合作的一种形式。目前硼·同位素的应用场景广不广?会不会因为这个东西太难,而应用场景又小,所以大家都不做了?

 

徐兆栋(嘉宾):

市场非常广阔。硼有两种同位素,10B和11B,我们富集的10B可以吸收中子,所以在核电行业尤其是安全环节,需求非常大。而在半导体行业,虽然不太需要10B,但11B需求量很大。所以,我们如果10B和11B都得到高丰度,那不仅可以用在核电行业,也可以用在半导体行业。

 

刚才有讲到医疗行业,现在有一种非常时髦的叫硼中子捕获治疗,简称BNCT,主要针对脑胶质瘤,它是利用10B吸收中子之后,有一个α衰变,α衰变半径非常短,刚好是一个癌细胞的半径,从而将癌细胞破坏掉。所以说硼的应用面很广,半导体、核电、医疗都需要它,当然前提是能分离出来高丰度的硼。


硼中子捕获治疗治疗效果(图源:医学顾问雒琳)


高纯度的追求,中国同位素产业的挑战与机遇


幻实(主播):

您一直在强调高纯度和高丰度,那具体要达到多少才达标?

 

徐兆栋(嘉宾):

从化学元素来讲,我们纯度可以达到99.999%,丰度可以达到99.95%。

 

幻实(主播):

市场上是要这种程度,才能达到使用要求吗?

 

徐兆栋(嘉宾):

目前,99.8%也能用,但如果可以更高一级,对于产品的性能会有大的提升,比如在离子注入、核电应用、医疗应用等过程中,纯度越高效果越好。

 

幻实(主播):

我了解到一些高纯气体,连里面的空气水分都有要求,杂质一定要少。我们之前跟ALD行业、前驱体行业都有过交流,其实您应该属于为气体行业赋能的赛道。

 

徐兆栋(嘉宾):

我们也是刚刚进入这个行业,我们原来是做医疗行业,后来因为接触到同位素产品,后面开始投资实体的工厂来进行生产。

 

幻实(主播):

您下一步有什么规划?

 

徐兆栋(嘉宾):

从某种意义上讲,因为我们的分离技术能够在11B和10B上得到应用,所以我们的场景会很广。比如说,除了刚才提到的硼之外,我们后面的氘、碳、一氧化碳、四氟化锗、三氟化硼等,都是依赖于相同的技术。所以,如果我们能够在技术路线上取得突破,我们的应用面会更广,我们的产品线也可以得到扩展。


同位素生产现场(图源:中核机械)


幻实(主播):

现在热度比较高的是铜的同位素,那它的分离技术路线跟硼也是一样的吗?


徐兆栋(嘉宾):

从放射性来讲,铜64是非常好的癌症诊断载体。目前我们还不涉及铜相关同位素,每一个化学元素差别都很大。


幻实(主播):

最后,我想请问您,今天做客我们芯片揭秘,有没有想在我们栏目上对外呼吁的或者是对外号召的?


徐兆栋(嘉宾):

对于我们企业来讲,首先把产品做好,在投放市场的过程中,我们希望得到客户对我们产品的认可,慢慢把市场打开;对于行业来讲,上亿的投资投进去可以得到正反馈,这样才有更多的资金来生产其他的同位素,为半导体行业、医疗行业、核电行业,出一份力。对于同仁来讲,希望大家可以多交流多沟通,了解到我们哪个环节被解决掉了。


幻实(主播):

听您讲到投资额很大,其实还有一个很重要的点,就是做高纯的气体同位素供应商,验证周期会很长,是一个慢回馈的过程。您有勇气选择在这样的行业深耕,我还是非常敬佩的。


徐兆栋(嘉宾):

所以同行之间要多交流,比如展会现场,有做气体的、做检测的、做分析的,大家一起努力,而且现在中国企业营商环境、产业配套、政治局面都很好,让大家可以放心去做自己能做想做能做好的事情,未来相信整个产业会提升到更高的高度。


目前,人类已经发现了13种同位素硼,其中11种同位素硼是放射性的,只有10B和11B是稳定性同位素,无任何放射性。10B具有极强的中子吸收性,而11B却几乎不吸收任何中子,这一差别决定了10B作为基础材料在核电、医疗领域的重要地位,而用高丰度的11B制成的三氟化硼-11气体(简称“11BF3”),则作为电子特气用于高端半导体产品制造行业,是半导体及电子芯片制作过程中的消耗性材料。

 

随着国内半导体事业蒸蒸日上,特种气体市场规模迅速扩大,国内的芯片企业对高纯、高丰度的11BF3气体需求也迅速增加,国际上也是如此。中国芯片的制造离不开高纯、高丰度的11BF3。


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采访|幻实  编辑|睿韬  审核|幻实


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