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一文看懂中国集成电路材料现状

芯长征科技  · 公众号  ·  · 2019-07-02 13:27

正文

来源: 内容来自「SIMIT战略研究室」, 谢谢。


引言:

集成电路材料对集成电路制造业安全可靠发展以及持续技术创新起到至关重要的支撑作用。本报告将全面梳理我国集成电路材料产业细分领域的发展状况。


本报告系列文章将分以下几个部分依次发布:(1)我国集成电路发展态势及我国集成电路产业总体情况 (2)衬底材料发展情况;(3)光刻胶和掩膜版发展情况;(4)工艺化学品和电子气体发展情况;(5)抛光材料和靶材发展情况。(6)封装材料发展情况。


我国集成电路发展态势及我国集成电路产业总体情况


一. 我国集成电路发展态势


集成电路产业作为信息技术产业的核心,是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业,是培育发展战略性新兴产业、推动信息化和工业化深度融合的基础,是保障国家信息安全的重要支撑,其产业能力决定了各应用领域的发展水平,并已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一。2018年两会的《政府工作报告》论述中,把推动集成电路产业发展放在实体经济发展的首位强调,凸显出在中国制造大投入、大发展、大跨越的趋势下集成电路产业的重要性和先导性。


长期以来,我国是世界上最大的集成电路消费市场,但是由于核心技术落后,大部分产品严重依赖进口。海关总署公布的数据显示,从2013年开始,我国集成电路进口额突破2000亿美元,已经连续四年远超原油这一战略物资的进口额,位列我国进口最大宗商品(图1)。集成电路贸易逆差持续扩大,阻碍我国国民经济的快速发展;高端核心芯片几乎全部依赖进口,直接威胁我国国防系统的信息安全和通讯、能源、工业、汽车、消费电子等支柱产业的产业安全。

图1 我国集成电路与原油进口金额对比


当前,中美贸易摩擦不断升级,我国集成电路产业“软肋”频现。从《瓦森纳协定》到如今持续发酵的中美贸易摩擦,以美国为首的欧美国家一直紧防我国自主发展核心知识产权,集成电路更是发达国家制衡我国屡屡得逞的战略武器:受限于《瓦森纳协议》,从芯片设计、制造等多个领域,我国都无法借鉴国外的最新科技;2017年,美国发布报告《确保美国半导体的领导地位》,不仅将发展半导体上升为国家安全的重要战略,还将我国明确为威胁对象;在进出口贸易中,美国多次发布针对我国的“301调查”和“337调查”报告,不断更新加征关税的自中国进口产品清单,集成电路行业赫然在列;美国接连对中兴、华为、晋华等战略支柱企业进行封杀和定点打击,彰显其遏制中国5G及相关集成电路支撑产业崛起的决心和手段,等等。这些接踵而至且切中要害的强势打压,严重掣肘我国集成电路的发展。


图2 我国12英寸芯片厂分布


近十年来,我国政府通过实施国家科技重大专项01/02专项,颁布国家和地方政策,成立产业基金等多种方式大力支持集成电路产业的发展,特别是从2014年《国家集成电路产业发展推进纲要》颁布实施以来,各地发展集成电路热情高涨,纷纷兴建新工厂。据统计,到2018年底,我国12英寸晶圆厂已投产14条,15条线宣布在建并预计2020年前投产(图2),届时全国12寸晶圆厂产能将超过2500k/月。目前在建12寸晶圆厂涉及投资额约5013亿元;规划中的12寸晶圆厂投资高达7812.3亿元。各地晶圆厂兴建不停,国内产能的集中释放,为集成电路产业提供了巨大的发展空间,然而产业链各环节依然薄弱,产业整体严重受制于人,因此,我国集成电路制造业发展机遇和风险并存。


二. 我国集成电路材料产业发展情况


产业规模大、细分行业多、技术门槛高的集成电路材料业是整个集成电路产业的先导基础,其对集成电路制造业安全可靠发展以及持续技术创新起到至关重要的支撑作用,约400亿规模的集成电路材料业支撑起4000亿美元规模的集成电路产业以及上万亿规模的电子应用系统产业的良性发展。材料作为集成电路产业的“脖子”,一旦受卡,整个制造业将受到重创,例如2011年日本“311大地震”造成集成电路关键原材料供货中断,包括台积电、联电等芯片制造厂,虽然靠着库存渡过难关,但在材料恢复全产能供货之前,营收仍受到不同程度的影响。与此同时,集成电路使用的材料种类层出不穷,材料成分也越发复杂,集成电路性能的提升越发依赖材料技术的底层创新(图3)。过去,应变硅、高k金属栅、钴互联材料等越来越多材料领域的创新和应用,推动芯片制造沿着摩尔定律持续前行。据估算,材料对芯片性能提升的贡献目前已超过六成。可以预见,未来超越摩尔领域的异质集成、3D IC、二维半导体等技术能否取得突破性进展,将更多依赖于材料的创新。


集成电路材料作为集成电路产业链中细分领域最多的一环,贯穿集成电路制造的晶圆制造、前道工艺(芯片制造)和后道工艺(封装)整个过程,按照产业链主要分为衬底材料、工艺材料(包括光刻胶、掩膜版、工艺化学品、电子气体、抛光材料、靶材)以及封装材料三大板块。据SEMI统计,2017年全球集成电路材料产业规模达到469亿美元,其中衬底材料、工艺材料和封装材料比例约为1:2:2。从区域来看,我国大陆自2016年以来已跃居仅次于我国台湾的第二大材料消费地区(图4),且市场容量高速增长(2017年同比增长12%),显示出巨大的市场需求潜能。

图3 左图: 2015年和1985年集成电路使用的材料元素种类对比; 右图: 芯片性能提升的贡献因素。

图4 左图: 2017年全球集成电路材料细分市场产品结构; 右图: 2017年全球集成电路材料市场区域结构。


在供给侧,尽管我国集成电路材料产业持续壮大,但相对我国市场的需求和发展,材料自给能力还远远不够。近几年,受国家政策支持以及国内市场需求的双重驱动,我国集成电路材料发展到了一个新的高度,关键材料实现从无到有,产业增长进一步加快,培育了一批富有创新活力,具备一定国际竞争力的骨干企业。根据集成电路材料和零部件产业技术创新战略联盟(ICMTIA)统计,我国集成电路材料营收十年翻两番,江丰电子、安集微电子等公司的溅射靶材和抛光液等上百种关键材料通过大生产线认证进入批量销售,打入国内外先进芯片厂供应链。但是,我国集成电路材料还很弱小,自主可控和参与国际竞争能力远远不足(图5),主要产品还集中在中低端,高端产品严重依赖进口,“卡脖子”问题严峻。根据工信部对30多家大型企业130多种关键基础材料调研结果显示,32%的关键材料在我国仍为空白,52%依赖进口。集成电路材料遭“卡脖子”,严重制约我国集成电路产业健康发展。


图5 近10年我国集成电路材料市场需求及国产半导体年销售收入对比


衬底材料发展情况


衬底材料按照演进过程可分为三代:以硅、锗等元素半导体材料为代表的第一代,奠定微电子产业基础;以砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP)等化合物材料为代表的第二代,奠定信息产业基础;以及以氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)等宽禁带半导体材料为代表的第三代,支撑战略性新兴产业的发展(图6)。


图6  衬底材料分类


目前硅已经成为应用最广的一种半导体材料。从半导体器件产值来看,2017年全球95%以上的半导体器件和99%以上的集成电路采用硅作为衬底材料,而化合物半导体市场占比在5%以内。从衬底市场规模看,2017年硅衬底年销售额87亿美元,GaAs衬底年销售额约8亿美元,GaN衬底年销售额约1亿美元,SiC衬底年销售额约3亿美元。硅衬底销售额占比达85%+,其主导和核心地位仍不会动摇。以下重点分析我国硅片、GaAs、InP、GaN以及SiC这几种重要衬底材料的技术水平和产业化能力。


一、硅衬底


目前主流的硅片尺寸为300mm(12英寸)、200mm(8英寸)以及150mm(6英寸)。其中,12英寸硅片自2009年开始市场份额超过50%,到2015年的份额已经达到78%,预计2020年将占硅片市场需求超过84%的份额,是硅片市场的首要产品。


全球硅片市场高度集中。目前硅片的供应商主要有日本的信越化学和盛高、台湾的环球晶、德国的Siltronic以及韩国的SK Siltron,这五大供应商通过产业整合和并购已经占据了全球94%的市场份额(图7)。

图7 全球主要硅片供应商市场份额


相比之下,我国硅片生产商分布零散,主要硅片产品集中在6-8英寸,12英寸硅片的研发和生产处于起步阶段。当前,有研半导体、金瑞泓、天津中环、洛阳麦克斯、合晶/晶盟、中环环欧等公司能够批量供应6英寸硅片,满足国内小尺寸硅片市场的需求。随着我国集成电路正积极迈向8英寸与12英寸制造,各地多项大硅片项目正在启动中。2017年以来,我国陆续已有近20个硅片项目公布规划,部分项目已开工建设,少数项目实现量产。


在8英寸硅片方面,未来我国新增硅片设计产能将超过350万片/月(表1),并且产能正在加速释放中。其中浙江金瑞泓建成了8英寸硅片的生产线,具备月产12万片能力;有研半导体8英寸硅片产能提升至每月10万片,达到0.13μm技术要求,并获得海外知名厂商的正片订单;中环股份建成了从区熔设备制造、单晶制备、硅片加工的完整产业链,具备月产5万片8英寸IGBT器件用抛光片生产能力;上海新傲、河北普兴、南京国盛等具备8英寸外延片批量生产能力。绝缘体上硅(SOI)作为硅衬底的一个重要分支,在高温、强辐射等特殊应用以及高频、低功耗等差等异化应用中优势明显。在商用8英寸SOI衬底方面,上海新傲拥有一系列自主知识产权的8英寸SOI产品,供货给全球一流芯片制造厂,应用于航空航天、射频通信等领域,相关产品持续上量中;沈阳硅基也有一定的SOI衬底制造能力,产品主要应用于射频及MEMS传感器等。


表1 国内8英寸硅片主要供应商及投产计划


在12英寸硅片方面,未来我国新增硅片设计产能将接近500万片/月(表2),但目前仅有上海新昇和有研半导体两家公司能够少量生产12英寸硅片,其中上海新昇已研发出适用于45~28nm工艺节点的12英寸硅片,实现产能10万片/月,完成产品认证数十个;有研半导体建有一条适用于90nm节点的12英寸硅片生产中试线,月产能1万片;除此之外,其他大硅片项目仍处于规划建厂或产品研发的早期阶段。


分析可知,我国8英寸硅片已经开始进入放量阶段,预计2年内将对全球8英寸硅片供应端产能影响。相较于8英寸国产硅片的量产进度,12英寸国产硅片远未进入产能释放阶段,与庞大的需求相比供应量远远不足。初步估计,到2020年我国大陆芯片制造能力有望达到全球的30%,届时我国大陆12英寸硅片产能与芯片代工产能严重失配。除了供需缺口之外,我国12英寸硅片产品的质量也有待提升。国内现有硅片产品仅能支持28nm节点及以上工艺,无法满足14nm以下更先进制造工艺的需求,较世界先进水平尚存在至少2代差距。另外,由于研发技术难度大以及国外的技术封锁,我国尚不具备12英寸SOI衬底的生产能力。因此,短期内我国12英寸硅衬底严重依赖进口的状况不会改变。此外,我国尚无一家公司能够批量供应射频微波用大尺寸高阻硅(HR-Si)衬底。


表2 国内12英寸硅片主要供应商及投产计划


表3 国内电子级多晶硅主要供应商及投产计划


二、GaAs衬底


半绝缘高阻GaAs(ρ>107Ω-cm)抛光片和外延片衬底具备高功率和高线性度的特性,在射频应用领域占有一定的市场份额。目前4-6英寸GaAs衬底市场主要掌握在美日欧厂商手中。在GaAs抛光片供应方面,日本住友电工、德国弗莱贝格化合物材料、AXT三家公司占据约95%市场份额。GaAs外延片市场经历了多次整合,如今产生了英国IQE、台湾全新光电(VPEC)、日本住友化学、美国英特磊四大领导厂商,销售的6英寸半绝缘GaAs产品的电阻率从107Ω-cm覆盖到108Ω-cm,具有较高的晶体轴向和径向电阻率均匀性,抛光片的加工几何参数如翘曲等很小,抛光片表面质量状态优良。


目前国内的GaAs衬底产品以LED用低阻GaAs抛光片为主,射频用半绝缘衬底由于研究基础较薄弱还未形成产业规模,高质量4-6英寸半绝缘体GaAs基本依赖进口。我国从事GaAs单晶研发与小规模生产的公司主要有:大庆佳昌、中科晶电、云南鑫耀、廊坊国瑞、天津晶明、新乡神州、扬州中显、中科嫁英、海威华芯、有研新材等公司,其中中科晶电和天津晶明具备4英寸GaAs衬底的生产能力,正在研发6英寸半绝缘抛光片;新乡神舟近期开始进行VGF法生长半绝缘GaAs单晶工艺研究,目前市场定位还不是很明确,主要以承担军工科研任务为主。


整体上,我国GaAs材料产业发展迅速,但由于加工经验和设备的限制,生产的产品性能指标与国外领先水平还有一定的差距(表4),表现在:单晶位错密度高,电阻率均一性差,批次间重复性低等。我国射频芯片厂用低位错密度的高质量大尺寸GaAs衬底需要进口。


表4 国内某公司半绝缘GaAs与国际先进水平的对比


三、InP衬底


InP衬底是数据通信收发器不可或缺的材料。Yole预测,5G技术的深入发展将带动InP抛光片和外延片市场由2018年的7700万美元,增长到2024年的1.72亿美元,复合年增长率达14%。目前InP衬底的主流尺寸是2-6英寸,且市场集中度较高,超过80%的衬底市场份额由日本住友电工和美国AXT两家公司占有。


由于InP晶体生长设备和技术门槛极高,国内只有少数厂家和科研单位可以制造InP单晶生长设备和生长InP衬底。中国电科13所最早设计了国产InP高压单晶炉并制备了我国第一根InP单晶,其余的生产企业还包括鼎泰芯源、北京世纪金光、云南锗业、广东天鼎思科新材料、广东先导半导体材料、深圳泛美、南京金美镓业等。其中珠海鼎泰芯源通过与中科院半导体所的团队进行联合攻关,已掌握了2-6英寸衬底的生产技术,产品产能为10万片/年(折合2英寸)。


比较来看,我国InP材料行业虽然在材料合成、晶体生长、材料热处理和材料特性等方面取得进步,也掌握了2-6英寸衬底片的技术,但国内企业产能规模仍然较小,大尺寸InP生产能力不足,市场主要掌握在外资企业中。


四、GaN衬底


由于GaN体单晶的生长需要高温、高压等极端的物理条件,因此不能用传统晶体生长方法直接合成,很长时间里,GaN单晶薄膜都是在异质基底上外延得到的。起先,蓝宝石是最常用的GaN异质外延基底,但是由于其晶格常数和热膨胀系数与GaN 有显著的差别,得到的外延衬底片仅适用于制备低端LED器件。SiC具有晶格失配小、导热性能好等特点(表5),非常适合高质量GaN外延材料的生长,是制作高频、大功率GaN HEMT器件的主要基底材料。相较于SiC基GaN材料,Si基GaN衬底材料在低成本和大尺寸制备方面颇具优势,同时可与Si工艺兼容从而实现大规模量产。因此,在低成本、高产能需求的通信领域和消费类电子领域,Si基GaN材料是近年来商业化最快的GaN外延片。随着市场对高功率、高频器件需求的增大以及HVPE生长技术的不断成熟,越来越多的GaN基器件也开始采用先进的GaN同质外延材料,但GaN体单晶的成本一直居高不下。此外,晶圆键合是用于制备GaN异质衬底的另一种新兴技术。目前GaN-on-Si和GaN-on-SiC材料能够满足集成电路应用需求,而其他衬底预计在2020年涉足射频和功率应用领域(图8)。


表5 不同基底上GaN单晶材料的特性


目前GaN体单晶市场重度集中。住友电工、日立电线、古河机械金属和三菱化学等日本公司已可以批量出售2-3英寸GaN体单晶材料,占据了超过85%的全球市场,并具备4英寸体单晶的小批量供应能力。其它厂商仍处于小规模量产或研发阶段,代表性公司有Aixtron、Kyma、牛津仪器等。在外延片方面,美国科锐、雷声、道康宁,英国IQE,日本罗姆以及比利时的EpiGan(近期被Soitec收购)等多家公司可以供应3-4英寸GaN-on-SiC外延片,部分公司开始量产6英寸外延片。4-8英寸GaN-on-Si衬底也已经实现商用化,知名供应商包括日本的NTT-AT、比利时的EpiGan等,美国IR、英国IQE、日本Dowa、德国Azzurro、法国ST等公司也正在开发8英寸GaN-on-Si外延技术。另外,法国Soitec在GaN键合片研发方面独树一帜,基于智能剥离技术开发的6英寸GaN-on-Si键合片已进入试生产阶段。

图8 GaN材料发展趋势


与此同时,我国GaN材料制备技术也不断取得突破。GaN体单晶材料方面,苏州纳维、东莞中镓以及厦门中芯晶研具备2-4英寸产品批量化生产能力,并积极向6英寸拓展。在GaN外延片方面,我国遍地开花,竞相重点布局GaN-on-Si外延片制造,其中长三角地区聚集了众多技术领先的GaN外延片生产商,研发能力全国最强,产业链最完备(表6)。整体上,我国已经具备了一定的GaN材料研发和产业化能力,但产品的质量和产能仍需不断加强。


表6 国内GaN外延片生产厂商、产品规格及产能


五、SiC衬底


SiC衬底在电力电子和微波射频领域具有广阔的应用前景,因此成为半导体技术研究前沿和产业竞争焦点,目前已基本形成了美国、欧洲、日本三足鼎立的局面。国际上实现SiC单晶和外延片商业化的公司主要有美国的科锐、Bandgap、Dow Dcorning、II-VI、Instrinsic,日本的Rohm、NSC、Nippon、Sixon、Bridegestone、昭和电工、Denso,芬兰Okmetic,德国Sicrystal、英飞凌,比利时EpiGaN等。其中,科锐是全球最大的SiC单晶供应商,占全球市场的85%以上,Sicrystal公司是欧洲地区的主要供应商。从产品来看,国际主流SiC衬底材料产品已经向6英寸过渡,8英寸衬底样品已经面市。


我国SiC生产企业的技术研发能力处于与世界先进水平并行的地位,国内开始批量生产4英寸导电和半绝缘衬底,并开发出6英寸样品(表7),但产品批量生产能力较弱,产品的微管缺陷密度与位错缺陷密度等关键技术指标与国际水平存在一定差距,主要以国内市场为主。


表7 国内SiC衬底生产厂商、产品规格及产能


六、其他衬底材料


以5G芯片及其集成技术为代表的新兴差异化应用的发展需要多种核心衬底材料的支撑。除了硅片、化合物半导体以外,SiGe、硅基压电材料(POI、AlN及其化合物等)也是5G所需的核心关键材料。我国在这些高质量特殊衬底材料制备方面基础薄弱,相关产品尚处于实验室或中试阶段。


光刻胶和掩膜版发展情况


一、光刻胶


光刻胶是微细图形加工关键材料之一,由成膜树脂、感光组分、微量添加剂(染料、增粘剂等)和溶剂等成分组成的对光敏感的混合液体,具有纯度高、生产工艺复杂、生产及检测等设备投资大、技术积累期长等特征,属于资本技术双密集型产业。目前,全球芯片工艺水平已跨入微纳米级别,光刻胶的波长由紫外宽谱(300-450nm)逐步至G线(436nm)、I线(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm),以及最先进的EUV(<13.5nm)水平(表8)。从全球光刻胶分类市场份额占比来看,高端光刻胶占据最大的市场份额,其中G/I线光刻胶占比为24%,KrF光刻胶占比为22%,ArF光刻胶占比为41%。


表8 光刻胶种类、应用领域及特性


全球光刻胶市场基本被日本JSR、东京应化、住友化学、信越化学,美国罗门哈斯等几家大型企业所垄断,市场集中度非常高。国内芯片制造厂向28nm以下更小节点不断发展,先进工艺对高端光刻胶的需求不断增大。但高端光刻胶因技术受卡,始终依赖进口,国产化率低(表9)。根据中国产业信息网的数据,适用于6英寸硅片的G/I线光刻胶的自给率分别约为60%和20%,适用于8英寸硅片的KrF光刻胶的自给率仅有1%,而适用于12寸硅片的ArF光刻胶完全依靠进口。


表9 光刻胶企业材料量产和研发情况


目前我国有北京科华、苏州瑞红、潍坊星泰克、上海飞凯光电材料、容大感光、广信材料、东方材料、永太科技等超过10家光刻胶企业,但产品能够批量进入集成电路的只有三家,分别是北京科华(南大光电持股31.39%)、苏州瑞红(晶瑞股份100%控股)和潍坊星泰克。北京科华主要产品为紫外负性光刻胶及配套试剂,lift-off负胶,紫外正性光刻胶(G线、I线)及配套试剂,248nm光刻胶。北京科华的I线光刻胶已全面进入国内主要的6英寸及以下芯片厂,并在部分8英寸芯片厂实现小批量应用。同时,北京科华进一步研发ArF光刻胶,2017年研发生产的ArF干法光刻胶中试产品已完成在国内一流芯片制造厂的测试;苏州瑞红主要产品为紫外负性光刻胶及配套试剂、G线光刻胶及配套试剂等。苏州瑞红承担的国家02专项项目I线光刻胶产业化技术开发项目正在进展当中;潍坊星泰克主要产品包括G线光刻胶、Lift-off负胶。


从国内市场来看,目前主流的四种中高端光刻胶中,G/I线光刻胶已经实现量产;KrF光刻胶正逐步通过芯片厂认证并开始小批量生产;ArF光刻胶乐观预计在2020年能有效突破并完成认证;最新的EUV和电子束光刻胶方面,现在国内还不具备条件也没有这方面研发能力,量产更是遥遥无期。


另外,我国光刻胶的发展面临高纯光刻胶原材料的国产化问题。除了强力新材、河南翰亚微电子江苏天音化工等少数企业能够少量供应部分光刻胶原材料以外,高端光刻胶所需的树脂主体材料、光敏剂、抗反射涂层(ARC)等基本依赖进口。


二、掩膜版


掩膜版(表10)在集成电路行业中的作用就像照相行业中的胶卷底片,行业地位特殊,其质量很大程度上决定了集成电路最终产品的质量。对于芯片制造,掩膜版的设计和制造需要与集成电路工艺紧密衔接,因此,芯片制造厂一般都有配套的专业掩膜版工厂,先进的掩膜版技术也因此掌握在先进芯片制造厂商手中。目前,英特尔、三星、台积电、Globalfoundries等全球最先进的芯片制造厂所用的掩膜版大部分由自己的专业工厂生产,外购量较少。据统计,芯片大厂附属掩膜版厂的掩膜版收入占整体掩膜版市场收入的六成。对于非先进制程,特别是一些60nm及90nm以上制程产品,掩膜版外包的趋势非常明显,独立掩膜版制造厂的市场比较高。目前全球独立的掩膜版厂商包括美国Photronic、日本DNP 、日本Toppan、台湾光罩以及SK-Electronics等,前三家公司占据80%以上的市场份额。


我国掩膜版生产公司以外资为主,美国Photronics和日本Toppan都在上海建有大规模生产基地,占据了我国高档光掩膜版市场。我国本土的掩膜版厂主营生产低端产品,按经营模式可分为3类:第一类是科研院所,包括中科院微电子中心,中国电科13所、24所、47所、55所等;第二类是独立的掩膜版制造厂商,主要有无锡迪思微电子和无锡中微,技术水平分别为0.8μm-0.13μm和0.25μm;第三类是芯片厂配套的掩膜厂,以中芯国际掩膜厂为代表,技术水平为0.25μm-0.18μm。整体而言,国内企业掩膜版加工能力有限,高端掩膜版技术与国外先进水平差距较大。


表10 常用掩膜版类型及特性


掩膜版的主要原材料为掩膜基板、掩膜保护膜(Pellicle透明保护膜等)等。基板通常是高纯度、低反射率、低热膨胀系数的石英玻璃,其成本占到掩膜版原材料采购成本的90%左右,是制造掩膜版的核心材料。我国尚不具备生产高档高纯石英掩膜基板的生产能力。掩膜保护膜可以增加芯片生产的良率并且减少掩膜版清洁次数和磨损,是降低光刻工艺成本的关键材料,该种保护膜生产技术被美国、日本垄断。我国迄今仅有芯恩报道了在掩膜基板和掩膜保护膜相关领域的探索性布局。


工艺化学品和电子气体发展情况


一、工艺化学品


高纯工艺化学品主要包括无机酸类、无机碱类、有机溶剂类等通用化学品以及配方型化学品(表11),通常用于芯片生产中的清洗、光刻、刻蚀、显影、互联等工艺,是集成电路制造用关键材料。


表11 通用和配方型工艺化学品类别


集成电路行业对高纯化学试剂的微量金属杂志含量、颗粒粒径和数量、阴离子杂志含量等方面有严格要求。根据SEMI标准,应用于集成电路领域的高纯化学品集中在SEMI G3、G4水平,且集成电路线宽越窄,所需的高纯化学试剂的标准越高,纯度和洁净度的要求也就越高(表12)。常用的高纯化学试剂已经超过30种,多用于清洗、刻蚀等工艺。


表12 高纯化学试剂SEMI国际标准等级


配方型化学品是指通过复配手段达到特殊功能、满足制造中特殊工艺需求的配方类或复配类化学品,主要包括清洗腐蚀试剂和光刻胶配套试剂等。清洗腐蚀试剂主要用于集成电路制造过程中的湿法清洗和刻蚀工艺。清洗腐蚀试剂的主要特点是技术含量高、工艺配套性强。同时,由于集成电路制造工艺的不同或技术节点的不同,对其质量和性能的要求也不尽相同,表13列出了集成电路制造工艺中常用的清洗腐蚀试剂。光刻胶配套试剂是指在集成电路制造中与光刻胶配套使用的试剂,主要包括有机溶剂、稀释剂、显影液、漂洗液、剥离液、去边液等(表14)。大部分光刻胶配套试剂的组分是有机溶剂和微量添加剂,溶剂和添加剂都是具有低金属离子及颗粒含量的高纯试剂。


由于多数配方型化学品是混合物,它的理化指标很难通过普通仪器定量检测,只能通过应用手段来评价其有效性,因此产品应用测试周期较长。








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