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 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 2028указаны 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.
Бесплатный поиск, мониторинг и регистрация товарных знаков и других объектов интеллектуальной собственности.
Поиск по программам для ЭВМ
Регистрация программы для ЭВМ
