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半导体材料市场你知道多少?

2018-10-29 10:56
来源: 与非网

二、电子特种气体(14%)

电子气体在电子产品制程工艺中广泛应用于薄膜、蚀刻、掺杂等工艺,被称为半导体、平面显示等材料的“粮食”和“源”。 电子特种气体又可划分为掺杂气、外延气、离子注入用气、 LED 用气、蚀刻用气、化学汽相沉淀用气、载运和稀释气体等几大类,种类繁多,在半导体工业中应用的有 110 余种电子气体,常用的有 20-30 种。

电子特种气体行业集中度高, 主要企业有美国空气化工、美国普莱克斯、德国林德集团、法国液化空气和日本大阳日酸株式会社, 五大气体公司占有全球 90%以上的市场份额, 上述企业也占据了我国电子特种气体的主要市场份额。国产电子气体已开始占据一定的市场份额, 经过多年发展,国内已有部分企业在部分产品方面攻克技术难关。四川科美特生产的四氟化碳进入台积电 12 寸台南 28nm 晶圆加工生产线,目前公司已经被上市公司雅克科技收购; 金宏气体自主研发 7N 电子级超纯氨打破国外垄断,主要上市公司有雅克科技、 南大光电、巨化股份。

三、光掩模板(13%)

掩膜版是在IC制作过程中,利用光刻蚀技术把设计好的电路图形复制于晶圆上。我们把电脑上设计出来的电路图用光照到金属/玻璃薄膜上,制造出掩膜。我们再把刚制作好的掩膜盖在硅片上,当光通过掩膜照射,电路图就"印制"在硅晶片上。如果我们按照电路图使应该导电的地方连通,应该绝缘的地方断开,这样我们就在硅片上形成了所需要的电路。

掩膜版质量的优劣直接影响光刻的质量。在芯片制造过程中需要经过十几甚至几十次的光刻,每次光刻都需要一块光刻掩膜版,每块光刻掩膜版的质量都会影响光刻的质量。一般来说,通过一系列光学系统将掩膜版上的图形按照4:1的比例投影在晶圆上的光刻胶涂层上,如果晶圆的最小线宽要达到28nm,掩膜版上的最小线宽只要达到112nm即可。然而随着线宽的不断缩小,光衍射导致的投影图形对比度和失真问题也相应出现,这对掩膜版制造厂商的技术提出了更多的要求。

全球主要的晶圆制造厂商,如Intel、Globalfoundries、IBM、TSMC、UMC、Samsung等都有自己的专业工厂来生产自身需要的掩膜版,最先进的制程所需的掩膜版技术也就自然而然掌握在这些国际巨头手中。不过近些年,掩膜版外包的趋势非常的明显,特别是对于一些60nm及90nm以上制程的低端产品,外包的现象非常明显。

目前全球专业的掩膜版厂商包括美国的Photronics,台湾的台湾光罩,日本的Toppan,Hoya,SK-Electronics等。Photronics作为全球领先的掩膜版厂商,主要生产60nm及以上制程的光罩,2014年营收达到4.56亿美元,净利润3202万美元;而像台湾光罩则主要生产和供应相对低端的0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、0.11微米和90纳米制程的光罩,2014年营收达到4411万美元,净利润191万美元。

目前国内的掩膜版厂商主要分为3类:第一类是科研院所,主要有中科院微电子中心,中国电子科技集团第13所、24所、47所、55所等;第二类是专业的掩膜版制造厂商,主要有无锡华润微电子有限公司掩膜工厂、上海凸版光掩膜有限公司、Photronics(上海)。第三类是晶圆代工厂,例如中芯国际,中芯国际的制版能力也处于国际较先进的水平。

四、光刻胶(6%)

指通过紫外光、准分子激光、电子束、离子束、 X 射线等光源的照射或辐射,其溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料。其溶解度发生变化的耐蚀刻薄膜材料。根据在显影过程中曝光区域的去除或保留,分为正像光刻胶和负像光刻胶。随着分辨率越来越高,光刻胶曝光波长不断缩短,由紫外宽谱向 G 线(436nm)→I 线(365nm)→KrF(248nm)→ArF(193nm)→F2(157nm)→极紫外光EUV 的方向转移。

我国光刻胶生产基本上被外资把控,并且集中在低端市场。 据中国产业信息数据,2015 年我国光刻胶产量为 9.75 万吨, 其中中低端产品 PCB 光刻胶产值占比为 94.4%,而 LCD 和半导体用光刻胶产值占比分别仅为 2.7%和 1.6%,半导体光刻胶严重依赖进口。

另外, 2015 年我国光刻胶前五大公司分别台湾长兴化学、日立化成、日本旭化成、美国杜邦及台湾长春化工,均是外资或合资企业,上述五大企业市场份额达到 89.7%,内资企业市场份额不足 10%。光刻胶主要上市公司有晶瑞股份、飞凯材料,强力新材,上海新阳。

五、光刻胶配套试剂(7%)

又称为湿功能电子化学品,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。一般配合光刻胶使用,包括显影液、漂洗液、剥离液等。

配套试剂和光刻胶配合使用,生产光刻胶的企业一般具备生产配套试剂的能力,国内的厂商包括江化微、江阴润玛、晶瑞股份等,国内企业快速突破技术壁垒,凭借成本及本土化优势得以迅速发展。中国企业不断加强湿电子化学品基础研究,目前包括江化微在内的一批本土企业突破了跨国企业的技术垄断,部分领域产品已经达到国际标准。

六、抛光液和抛光垫(7%)

目前全球抛光的主流技术是CMP技术,是指在晶圆制造过程中,使用化学及机械力对晶圆进行平坦化处理的过程。 CMP 技术所应用的抛光液、抛光垫、 抛光浆料是硅晶圆及芯片进行工业处理的的三大消耗品, 其中抛光工艺的技术核心和价值核心均在抛光垫。 抛光垫价值量占抛光材料的六成,其力学性能和表面组织特征对于平坦化的效果非常关键,是CMP 工艺的技术核心和价值核心。

当前全球抛光垫市场呈现寡头垄断格局,陶氏化学占据抛光垫市场近八成份额,国内缺乏独立自主知识产权和品牌,庞大的国内市场完全被外资产品所垄断,进口替代空间广阔。国产材料具有明显的价格和服务等优势,大陆建厂热潮有望驱动国内 CMP 抛光垫厂商加速发展。国内抛光垫核心上市公司有鼎龙股份。

七、光阻材料(7%)

光阻材料是印刷电路板线路影像转移与制作的重要材料。在电子产品日益轻、薄、短、小之趋势下,干膜光阻正扮演决定性的角色;其制作技术是直接影响信息及通讯等产品质量的关键。受到市场需求强劲推动,中国大陆在全球光阻材料市场中所占份额必将大幅提升。数据显示,中国大陆市场所需G-Line光阻材料在全球市场所占份额从2012年起大幅增加;所需I-Line光阻材料在全球市场所占份额从2013年起大幅增加;所需248nm光阻材料在全球市场所占份额从2013年起大幅增加。

光阻材料暂无上市公司,北京化工大学、江苏博砚科技有限公司联合召开的国家重点研发与产业化项目推进会上获悉,我国微电子加工用高端超纯化学品关键技术已取得重大突破,并已在江苏宜兴建成国内首条年产1000吨黑色光阻示范生产线。这意味着长期受国外垄断的微电子材料开始走向国产化,并为我国微电子及相关产业摆脱进口依赖起到了重要的引领作用。

八、超净高纯试剂(占比4%)

又称湿化学品,亦可称为通用湿电子化学品,是指主体成分纯度大于 99.99%,杂质离子和微粒数符合严格要求的化学试剂。主要以上游硫酸、 盐酸、 氢氟酸、 氨水、 氢氧化钠、 氢氧化钾、 丙酮、 乙醇、 异丙醇等为原料,经过预处理、 过滤、 提纯等工艺生产的得到纯度高产品。在半导体领域主要用于芯片的清洗和腐蚀,同时在硅晶圆的清洗中也起到重要作用。其纯度和洁净度对集成电路成品率、电性能及可靠性有十分重要的影响。

应用于半导体的超净高纯试剂, 全球主要企业有德国巴斯夫,美国亚什兰化学、Arch化学,日本关东化学、三菱化学、京都化工、住友化学、和光纯药工业,台湾鑫林科技,韩国东友精细化工等,上述公司占全球市场份额的 85%以上。

目前,国内生产超净高纯试剂的企业中产品达到国际标准且具有一定生产量的企业有 30多家,国内超净高纯试剂产品技术等级主要集中在 G2 级以下,国内江化微、晶瑞股份等企业部分产品已达到 G3、 G4 级别,晶瑞股份超纯双氧水已达 G5 级别,部分产品已经实现进口替代。我国内资企业产超净高纯试剂在 6 英寸及 6 英寸以下晶圆市场上的国产化率已提高到 80%,而 8 英寸及 8 英寸以上晶圆加工的市场上,其国产化率由2012 年约 8%左右缓慢增长到 2014 年的 10%左右。超净高纯试剂产能方面, 晶瑞股份产能 3.87 万吨,江化微产能 3.24 万吨。

九、靶材 (3%)

半导体行业生产领域,靶材是溅射工艺中必不可少的重要原材料。溅射工艺是制备电子薄膜材料的主要技术之一,它利用离子源产生的离子轰击固体表面,使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面,被轰击的固体称为溅射靶材。

靶极按照成分不同可分为金属靶极(纯金属铝、钛、铜、钽等)、合金靶极(镍铬合金、镍钴合金等)和陶瓷化合物靶极(氧化物、硅化物、碳化物、硫化物等)。 半导体晶圆制造中 200nm(8 寸)及以下晶圆制造通常以铝制程为主,使用的靶材以铝、钛元素为主。 300nm(12 寸)晶圆制造,多使用先进的铜互连技术,主要使用铜、钽靶材。

半导体芯片对溅射靶材的金属材料纯度、内部微观结构等方面都设定了极其苛刻的标准,长期以来一直被美、日的跨国公司所垄断,我国的超高纯金属材料及溅射靶材严重依赖进口。目前上市的靶材公司有江丰电子、有研新材、阿石创。

总结

中国企业在半导体大硅片材料、设备领域较为薄弱,需要与国际领军企业交流学习技术,借鉴成功经验,发展壮大。助力中国半导体产业的崛起。

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