日韓材料摩擦:半導(dǎo)體材料國(guó)產(chǎn)化是必然趨勢(shì);2019年7月份,在日韓貿(mào)易爭(zhēng)端的背景下,日本宣布對(duì)韓國(guó)實(shí)施三種半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)材料實(shí)施禁運(yùn),包含刻蝕氣體,光刻膠和氟聚酰亞胺。韓國(guó)是全球存儲(chǔ)器生產(chǎn)基地,顯示屏生產(chǎn)基地,也是全球晶圓代工基地,三星,海力士,東部高科等一大批晶圓代工廠和顯示屏廠都需要日本的半導(dǎo)體材料。這三種材料直接掐斷了韓國(guó)存儲(chǔ)器和顯示屏的經(jīng)濟(jì)支柱。目前中國(guó)大陸對(duì)于電子材料,特別是光刻膠方面對(duì)國(guó)外依賴較高。所以在半導(dǎo)體材料方面的國(guó)產(chǎn)代替是必然趨勢(shì)。光刻膠屬于技術(shù)和資本密集型行業(yè),目前主要技術(shù)主要掌握在日、美等國(guó)際大公司手中,全球供應(yīng)市場(chǎng)高度集中。上海黑色光刻膠單體
中國(guó)半導(dǎo)體光刻膠市場(chǎng)規(guī)模增速超過(guò)全球。隨著半導(dǎo)體制程節(jié)點(diǎn)不斷縮小,光刻工藝對(duì)光刻膠要求越來(lái)越高,需求量也越來(lái)越大。據(jù)智研咨詢數(shù)據(jù),2018年全球半導(dǎo)體用光刻膠市場(chǎng)規(guī)模約13億美元,年復(fù)合增速為5.4%,預(yù)計(jì)未來(lái)5年年均增速約8%-10%;中國(guó)半導(dǎo)體用光刻膠市場(chǎng)規(guī)模約23億元人民幣,年復(fù)合增速為9.8%,預(yù)計(jì)未來(lái)5年年均增速約10%。以前,光刻膠主要依賴進(jìn)口,隨著科技的逐漸發(fā)展,國(guó)產(chǎn)化光刻膠趨勢(shì)越來(lái)越明顯,相信國(guó)內(nèi)光刻膠技術(shù)會(huì)越來(lái)越成熟,光刻膠國(guó)產(chǎn)化是必然趨勢(shì)。嘉定TFT-LCD正性光刻膠印刷電路板光刻膠達(dá)到下游客戶要求的技術(shù)指標(biāo)后,還需要進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間驗(yàn)證測(cè)試(1-3 年)。
在半導(dǎo)體集成電路制造行業(yè);主要使用g線光刻膠、i線光刻膠、KrF光刻膠、ArF光刻膠等。在大規(guī)模集成電路的制造過(guò)程中,一般要對(duì)硅片進(jìn)行超過(guò)十次光刻。在每次的光刻和刻蝕工藝中,光刻膠都要通過(guò)預(yù)烘、涂膠、前烘、對(duì)準(zhǔn)、曝光、后烘、顯影和蝕刻等環(huán)節(jié),將光罩(掩膜版)上的圖形轉(zhuǎn)移到硅片上。
光刻膠是集成電路制造的重要材料:光刻膠的質(zhì)量和性能是影響集成電路性能、成品率及可靠性的關(guān)鍵因素。光刻工藝的成本約為整個(gè)芯片制造工藝的35%,并且耗費(fèi)時(shí)間約占整個(gè)芯片工藝的40%-50%。光刻膠材料約占IC制造材料總成本的4%,市場(chǎng)巨大。因此光刻膠是半導(dǎo)體集成電路制造的重要材料。
中美貿(mào)易摩擦:光刻膠國(guó)產(chǎn)代替是中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的迫切需要;自從中美貿(mào)易摩擦依賴,中國(guó)大陸積極布局集成電路產(chǎn)業(yè)。在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域,光刻膠作為是集成電路制程技術(shù)進(jìn)步的“燃料”,是國(guó)產(chǎn)代替重要環(huán)節(jié),也是必將國(guó)產(chǎn)化的產(chǎn)品。光刻是半導(dǎo)制程的重要工藝,對(duì)制造出更先進(jìn),晶體管密度更大的集成電路起到?jīng)Q定性作用。每一代新的光刻工藝都需要新一代的光刻膠技術(shù)相匹配?,F(xiàn)在,一塊半導(dǎo)體芯片在制造過(guò)程中一般需要進(jìn)行10-50道光刻過(guò)程。其中不同的光刻過(guò)程對(duì)于光刻膠也有不一樣的具體需求。光刻膠若性能不達(dá)標(biāo)會(huì)對(duì)芯片成品率造成重大影響。在選擇光刻膠時(shí)需要考慮化學(xué)性質(zhì)、照射時(shí)間、敏感度和穩(wěn)定性等因素,以確保所選的光刻膠能夠滿足制造要求。
美國(guó)能源部布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究人員采用原子層沉積(ALD)系統(tǒng),將有機(jī)聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)與氧化鋁結(jié)合起來(lái),創(chuàng)造了雜化有機(jī)-無(wú)機(jī)光刻膠。他們?cè)趯⑼坑蠵MMA薄膜的襯底放到ALD反應(yīng)室中之后,引入了鋁前驅(qū)物蒸汽。這個(gè)蒸汽通過(guò)PMMA基質(zhì)內(nèi)部的微小分子孔擴(kuò)散,與聚合物鏈內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)結(jié)合到一起。然后,他們引入了另一種前驅(qū)物(例如水),與前驅(qū)物反應(yīng)形成PMMA基體內(nèi)部的氧化鋁。該雜化光刻膠的蝕刻選擇比遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于ZEP(一種昂貴的光刻膠)和二氧化硅。光刻膠市場(chǎng) ArF 與 KrF 占據(jù)主流,EUV 增長(zhǎng)較快。昆山顯示面板光刻膠光致抗蝕劑
彩色光刻膠及黑色光刻膠市場(chǎng)也呈現(xiàn)日韓企業(yè)主導(dǎo)的格局,國(guó)內(nèi)企業(yè)有雅克科技、飛凱材料、彤程新材等。上海黑色光刻膠單體
離子束光刻技術(shù)可分為聚焦離子束光刻、離子束投影式光刻。聚焦離子束光刻用途較多,常以鎵離子修補(bǔ)傳統(tǒng)及相位轉(zhuǎn)移掩膜板;離子束投影式光刻主要使用150 keV的H+、H2+、H3+、He+,以鏤空式模板,縮小投影(4~5倍) 。離子束光刻與電子束直寫(xiě)光刻技術(shù)類似,不需要掩膜板,應(yīng)用高能離子束直寫(xiě)。離子束的散射沒(méi)有電子束那么強(qiáng),因此具有更好的分辨率。液態(tài)金屬離子源為較簡(jiǎn)單的曝光源:在鎢針或鉬針的頂端附上鎵或金硅合金,加熱融化后經(jīng)由外層為液態(tài)金屬表面產(chǎn)生的場(chǎng)使離子發(fā)射,其發(fā)射面積很?。?lt;10 nm),因此利用離子光學(xué)系統(tǒng)可較容易地將發(fā)射的離子聚焦成細(xì)微離子束,從而進(jìn)行高分辨率的離子束曝光。上海黑色光刻膠單體
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