光刻胶核心半导体材料步入国产替代机遇期.docx
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1、1、光刻胶作为半导体制造的核心材料,国产替代势在必行。随着我国集成电路产业发展,对应光刻胶需求规模正在稳步扩大。根据SEMI数据,2015-2020年中国光刻胶市场规模由100亿元增长至176亿元,年均复合增速12.0%。而国内光刻胶市场仍被日系企业,如JSR、东京应化、信越化学所垄断。尤其在高端光刻胶领域,国产化率仅为1%,光刻胶生产制造面临“卡脖子难题”。而目前国内晶圆厂扩产持续推进,下游需求十分旺盛,亦将进一步拉动需求,因此光刻胶国产化需求迫在眉睫。2、过去,受制于原料、配方、设备、认证四大壁垒压制,国内光刻胶厂商只能在夹缝中生存,产品基本集中在较低端的PCB光刻胶。而当前,国产光刻胶正
2、处于替代窗口期,行业壁垒有逐步被打开的趋势。首先,国内光刻胶厂商经过多年积累,已储备了更丰富的光刻胶生产技术,头部厂商诸如北京科华、晶瑞电材等已经在KrF、ArF等高端品类中崭露头角,因此配方壁垒和原材料壁垒,在国内技术储备接近突破奇点的位置上,有望被一定程度上打破。同时,资本市场对光刻胶的投资升温也大幅拉动了光刻胶企业的融资能力。设备壁垒的本质是资金壁垒,在资金充足的情况下,国内厂商正积极购置先进光刻机等高端设备,以匹配先进制程产品研发。此外,国产化需求增强了下游晶圆厂对国内光刻胶供应商的认证意愿,再加之信越化学断供等意外事件,国内光刻胶已经进入客户认证加速期。1、光刻胶:半导体产业自主化的
3、关键一环光刻工艺是半导体等精密电子器件制造的核心流程,主要工艺流程包括前处理、涂胶、软烘烤、对准曝光、PEB、显影、硬烘烤和检验。光刻工艺通过上述流程将具有细微几何图形结构的光刻胶留在衬底上,再通过刻蚀等工艺将该结构转移到衬底上。光刻胶作为影响光刻效果核心要素之一是电子产业的尖键材料。光刻胶由溶剂、光引发剂和成膜树脂三种主要成分组成,是一种具有光化学敏感性的混合液体。其利用光化学反应,经曝光、显影等光刻工艺,将所需要的微细图形从掩模版转移到待加工基片上,是用于微细加工技术的关键性电子化学品。因其在半导体等电广器件制造过程中的关键作用,光刻胶成为我国重点发展的电子产业关键材料之一。图1:光刻工艺
4、流程图2 :光刻胶成分含量占比作用光刻胶成分(单体.助剂)50%-90%1%-6%10%-40%1%溶液是容量最大的成分.由于光引发剂和添力呻J都是固态物质,为了方便均匀的涂抹在器件表面,要将它们加入溶剂进行溶解,形成液态物质,目使之具有良好的流动性光引发剂是核心部分,在特定波长光形式的幅能下会产生光化学反应,改变成膜树脂在显影液中的溶解度的脂是一种惰性的聚合物基质,是用来将其它梯斗聚合在一起的粘合剂,决定曝光后光刻胶的基本性能单体对光引发剂的光化学反应有谒节作用;助剂是根据不同用途添加的蝌、分散剂等,用于调节潮眼整体性能根据显影效果不同,光刻胶可分正性光刻胶和负性光刻胶。正性光刻胶的曝光部分
5、溶于显影剂,显影时形成的图形与掩膜版上的图形相同。负性光刻胶的曝光部分不溶解于显影剂,显影时形成的图形与掩膜版相反。两者的生产工艺流程基本一致。正性胶已成为主流半导体光刻胶。负性光刻胶最早应用在半导体光刻工艺中,但由于显影时易变形和膨胀,1970s以后正性光刻胶成为主流。目前,在半导体光刻胶领域,g线、i线、ArF线均以正胶为主。图3 :正性光刻胶和负性光刻胶曝光显影负性光刻胶正性光刻胶图4:正性光刻胶和负性光刻胶对比硅附着力成本 覆盖性 耐湿性显影时溶解度正性光刻胶良好更高 更好 良好暴露区域可溶负性光刻胶优秀更低 较低 优秀暴露区域不可溶资料来源:整理根据应用领域的不同,光刻胶可分为PCB
6、光刻胶LCD光刻胶和半导体光刻胶。其中,PCB光刻胶的技术壁垒最低,半导体光刻胶的技术门槛最高。PCB光刻胶主要包括干膜光刻胶、湿膜光刻胶、光成像阻焊油墨。LCD领域光刻胶主要包括彩色光刻胶和黑色光刻胶、触摸屏光刻胶、TFT-LCD光刻胶。半导体光刻胶包括普通宽普光刻胶、g线(436nm)、i线(365nm)、KrF (248nm)、ArF (193nm)及最先进的EUV(v13.5nm)光刻胶,级越往上其极限分辨率越高,同一面积的硅晶圆布线密度越大,性能越好。图5:按应用领域分类按应用领域分类核心技术被美国和日本垄断资料来源:晶瑞电材招股说明书,前瞻产业研究院,光刻胶处于电子产业链核心环节,
7、是半导体国产化的关键一环。光刻胶在电子产业链举足轻重,其上游是精细化工行业,下游是半导体、印制电路板、液晶显示器等电子元器件制造行业。其中,半导体是光刻胶技术门槛最高的下游领域。在半导体精细加工从微米级、亚微米级、深亚微米级进入到纳米级水平的过程中,光刻胶起着举足轻重的作用,其生产制造也因此成为半导体产业链自主化的关键一环。图6:光刻胶在产业链的位置I上海I中游印再电路板Q基础化工原料感光树脂光引发剂酬单体胶IC芯片2、光刻胶市场稳定成长,半导体类亟待国产化光刻胶市场稳定成长,中国大陆领跑全球。根据Cision数据,2019年,全球整体光刻胶市场规模为91亿美元,而到2022年则有望达到105
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