Мы продолжаем рассказывать о различных химических веществах, их применении в электронике и, разумеется, патентом аспекте. На этот раз речь пойдет о высокочистом водороде.
Где используется водород?
В мире полупроводниковой промышленности водород играет ключевую роль. Он применяется в различных процессах, начиная от очистки и травления кремниевых пластин до пассивации поверхности и восстановления оксидных слоев.
Добавление водорода также может продлить срок хранения важных электронных химических веществ, таких как диборан (B2H6) и дигерман (Ge2H6). Это особенно важно, так как эти вещества медленно разлагаются при хранении. Водород, благодаря своей способности предотвращать разложение этих веществ, играет роль консерванта.
В маркетинговом исследовании Global Electronic Grade High Purity Hydrogen Market Professional Survey by Types, Applications, and Players, with Regional Growth Rate Analysis and Development Situation, from 2023 to 2028 указаны основные игроки:
-
Hunan Kaimeite Gases;
-
Sumitomo Seika Chemicals Company;
-
Nippon Sanso Holdings Corporation;
-
Air Products and Chemicals;
-
The Linde Group;
-
Heyuan Gas;
-
Jinhong Gas;
-
Guangdong Huate Gas;
-
Sinopec Maoming Petrochemical.
Патентный аспект
На портале Google.Patents указано более 67000 документов на март 2025 по hydrogen H01L. Больше всего патентов у Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. (13,9%) и Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd 株式会社半導体エネルギー研究所 (10,3%). Последняя принадлежит патентному королю Японии Ямадзаки Сюмпэю. Ему мы уже посвятили отдельный материал на Хабре.
Но все-таки безусловное лидерство за мировым лидером по производству чипов Taiwan Semiconductor Manufacturing Company. Примеры их патентов:
-
Bonded semiconductor devices and methods of forming the same US11996383B2;
-
Method for cleaning via of interconnect structure of semiconductor device structure US9761488B2;
-
Method for fabricating metal gate devices and resulting structures US10714587B2.
А что же в России?
В базе ФИПС поиск по запросу «водород H01L» выявил 251 патентов РФ на изобретение, из которых 68 действующих. Примеры:
-
№2323503 Способ обработки поверхности монокристаллической пластины кремния, ООО «Кристалл» (Санкт-Петербург);
-
№2458429 Способ получения тонкопленочного медно-германиевого соединения, ЗАО «НПФ «Микран» (Томск);
-
№2545295 Способ химико-механического полирования пластин арсенида галлия, ОАО «НПО “Орион”» (Москва).
Содержательный анализ показывает, что высокочистый водород применяется разными формами, например, как поток газа; в форме компонента газовой смеси, в том числе активизированных плазмой (как вариант на смеси водорода с аргоном); в жидкостных растворах в виде простых химических соединений, например аммиака или пероксида, довольно часто в водных растворах. При этом плазменно-водородные технологии применены в 3 патентах РФ на изобретения:
-
№2633894 Способ плазмо-стимулированного атомно-слоевого осаждения изолирующих диэлектрических покрытий на гетероструктурах нитрид-галлиевых полупроводниковых приборов, АО «Научно-производственное предприятие “Пульсар”» (Москва).
-
№2457574 Способ полирования полупроводниковых материалов, Научно-технологический центр микроэлектроники и субмикронных гетероструктур РАН (Санкт-Петербург)
-
№2819702 Способ изготовления тонкопленочного транзистора, Чеченский государственный университет им. А.А. Кадырова (Грозный).
В патенте №2 650 785 ПАО «Сатурн» (Краснодар) сопоставляется травление просветляющего покрытия в растворе гидроокиси тетраметиламмония, перекиси водорода и воды как предпочтительное: изобретение обеспечивает повышение параметров фотопреобразователя за счет улучшения оптических свойств просветляющего покрытия и минимизации шунтирующего воздействия плазмы на р/n-переходы, выходящие на поверхность мезы.
Срез патентообладателей представлен в основном предприятиями. Помимо указанных выше, ещё следующие:
-
ПАО «Сатурн» (Краснодар), ООО «НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике при ФТИ им. А.Ф. Иоффе (Санкт-Петербург), АО «Научно-исследовательский институт полупроводниковых приборов» (Томск), АО «Центральный научно-исследовательский институт «Электрон» и т.д.;
-
структуры РАН: Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова, Федеральный научно-исследовательский центр «Кристаллография и фотоника», Институт проблем химической физики, Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, Красноярский научный центр;
-
вузы, например Московский институт электронной техники, Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники и т.д.;
-
а также независимые организации, такие как Курчатовский институт, Сколковский институт науки и технологий.
Заявок на изобретения нет.
Патентов РФ на полезные модели по нашей тематике 4 ед., из которых ни один не действует.
Программ для ЭВМ по терминам высокочистый водород и водород электроника нет, баз данных и топологий интегральной схемы также нет.
Домен «Наука и инновации» по «водород полупроводник» указывает 122 документа – отчёты по НИР, диссертации, результаты интеллектуальной деятельности. По термину «высокочистый водород» 113 документов. Можно ожидать, что часть из них приведёт к серии патентов РФ на изобретения и полезные модели.
На портале госзакупок по термину «водород электроника» числится за 2014-2024 гг. 42 объявления. Так, в октябре 2024 г. Научно-технологический центр микроэлектроники и субмикронных гетероструктур РАН закупил у ООО «Энергетик» (Санкт-Петербург) 712 баллонов с чистым водородом 99,999% за 2,9 млн руб., всего 4058,4 метра кубических. Аналогичные закупки осуществлялись и ранее.
Заключение
Основное применение 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.
В РФ порядка 30 организаций и учреждений имеют компетенции в области применения высокочистого водорода в микроэлектронике. Имеются коммерческие трейдеры, например ООО «Гермес-газ» поставляет баллоны с водородом электронной чистоты по всей России, Казахстану, Узбекистану, Грузии и Армении. На рынке востребованы марки 7.0 (99,99999%), 6.0 (99,9999%), 5.0 (99,999%), 4.5 (99,995%)
Патентная ситуация в РФ относительно удовлетворительная. Изобретательская активность сравнительно высокая, патентованием занимаются и предприятия микроэлектроники, и научные структуры РАН, и вузы, и независимые исследовательские организации.
Автор: Oksana_Nedvigina
