ASML的EUV極紫外光刻機(jī)何時(shí)能獲得出口中國的許可,是橫在國人心口的一根尖刺。中芯國際在沒有EUV設(shè)備的情況下,退而求其次開發(fā)的7nm制程,叫做FinFET制程N(yùn)+1,相比于14nm效能增加20%,低于友商臺積電7nm30%的提升,據(jù)猜測中芯國際的N+1應(yīng)該位于10nm和7nm之間。這與中芯國際無法獲得EUV設(shè)備有直接的關(guān)系。
與ASML一臺售價(jià)媲美一架F35 戰(zhàn)斗機(jī),達(dá)到1億以上歐元的NXE3400B EVU設(shè)備比較起來,全球市場規(guī)模只有90億美元的光刻膠就要不顯眼許多。
但是,光刻膠在光刻工藝中的作用卻舉足輕重。江蘇博硯技術(shù)部章宇軒打了一個(gè)比方:“假如我們把光刻機(jī)比作一把菜刀,那么光刻膠就好比要切割的菜,沒有高質(zhì)量的菜,即便有了鋒利的菜刀,也無法做出一道佳肴”。我們理解一下,就好比牛刀用來砍骨頭,手術(shù)刀就是用來剝離血管的,如果我們有極紫外光刻機(jī),卻用它來砍骨頭,那再好的刀也要砍缺了。
光刻膠是一種具有光化學(xué)敏感性的功能性化學(xué)材料,是由光引發(fā)劑(包括光增感劑、光致產(chǎn)酸劑)、光刻膠樹脂、單體(活性稀釋劑)、溶劑和其他助劑組成的對光敏感的混合液體,其中,樹脂約占50%,單體約占35%。它能通過光化學(xué)反應(yīng)改變自身在顯影液中的溶解性,通過將光刻膠均勻涂布在硅片、玻璃和金屬等不同的襯底上,利用它的光化學(xué)敏感性,通過曝光、顯影、刻蝕等工藝過程,將設(shè)計(jì)在掩膜版上的圖形轉(zhuǎn)移到襯底上。
光刻膠在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域與光刻工藝緊密相關(guān),是精細(xì)化工行業(yè)技術(shù)壁壘最高的材料,生產(chǎn)工藝復(fù)雜,需要長期的技術(shù)積累,其重要性十分突出。在主流的半導(dǎo)體制造工藝中,一般需要40 步以上獨(dú)立的光刻步驟,貫穿了半導(dǎo)體制造的整個(gè)流程,光刻工藝的先進(jìn)程度決定了半導(dǎo)體制造工藝的先進(jìn)程度,光刻工藝的成本約為整個(gè)芯片制造工藝的35%。
經(jīng)電子顯微鏡放大的芯片表層
整個(gè)光刻膠市場按應(yīng)用領(lǐng)域大致分成四類:半導(dǎo)體光刻膠占比24.1%,LCD 光刻膠占比26.6%,PCB 光刻膠占比24.5%,其他類光刻膠占比24.8%。我國大陸光半導(dǎo)體材料市場規(guī)模就達(dá)到83億美元(光刻膠是其中之一),全球占比16%,次于臺灣和韓國排第三。
從2016年開始,我國PCB行業(yè)產(chǎn)值超過全球總產(chǎn)值的一半,其配套的PCB光刻穩(wěn)健提升,因技術(shù)壁壘較低,國內(nèi)的PCB光刻膠相對成熟,已初步實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。但是高端PCB光刻膠還需進(jìn)口。
在半導(dǎo)體和LCD的光刻膠領(lǐng)域,國內(nèi)廠家與國外廠家的差距較大,6英寸以下硅片的g/i線光刻膠自給率約20%,適用于8英寸硅片的KrF光刻膠的自給率不足5%,而適用于12寸硅片的ArF光刻膠幾乎只能進(jìn)口。
LCD光刻膠主要由日本和韓國壟斷,如JSR、LG化學(xué)、TOK、CHEIL等。這次LG化學(xué)被江蘇雅克科技收購,希望能借此豐富光刻膠技術(shù)。
半導(dǎo)體光刻膠核心技術(shù)和95%的市場被美日占據(jù),日本的JSR、信越化學(xué)、TOK、住友化學(xué),美國的SEMATECH、IBM等。
國產(chǎn)高端光刻膠依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀,在現(xiàn)在的國際貿(mào)易形勢之下,核心技術(shù)及材料的缺失將帶來整個(gè)行業(yè)的癱瘓,國產(chǎn)化刻不容緩。
在2015年的國家重點(diǎn)支持的高新技術(shù)領(lǐng)域中提到了,“高分辨率光刻膠及配套化學(xué)品作為精細(xì)化學(xué)品重要組成部分,是重點(diǎn)發(fā)展的新材料技術(shù)”,國家已對芯片制造工藝鏈的關(guān)鍵材料和設(shè)備進(jìn)行政策扶持。我國也有不少企業(yè)開始在這個(gè)針尖大小的市場上啃骨頭。
2018年彩虹集團(tuán)正性光刻膠項(xiàng)目投產(chǎn)
2005年以前,我國在光刻膠方面的專利申請極少,2005-2011年開始進(jìn)入快速增長期,2011-2017年進(jìn)入平穩(wěn)期。到2019年上半年,國內(nèi)申請人共申請了兩千多件。中國科學(xué)院、京東方、奇美實(shí)業(yè)股份有限公司(臺灣地區(qū))占據(jù)申請量前3位,申請量分別為238件、216件、150件,另外還有幾家企業(yè),中芯國際集成電路、中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)、TCL集團(tuán)、臺灣積體電路、華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、蘇州華飛微電子、友達(dá)光電。但是,總體上國內(nèi)申請人僅有10%的實(shí)效專利,主要還是在研究院和高校,技術(shù)轉(zhuǎn)化率待提高。
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