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广东省广州市番禺经济开发区
90%市场被国外厂商垄断 光刻胶国产化急需提速!
来源:admin 时间:2020-03-20 浏览次数:
近年来,尽管我国在芯片规划范畴有了日新月异的开展,出现出了一批以华为海思为代表的优异的芯片规划企业,但是在芯片制造范畴,我国与国外仍有着不小的距离。不仅在半导体制程工艺上落后国外最先进工艺近三代,特别是在芯片制造所需的要害原资料方面,与美日欧等国距离更是巨大。
即使强壮如韩国三星这样的巨子,在上一年7月,日本宣告约束光刻胶、氟化聚酰亚胺和高纯度氟化氢等要害原资料对韩国的出口之后,也是被死死的“卡住了脖子”,急得如热锅上的蚂蚁,却又百般无奈。终究仍是日本政府解除了部分约束之后,才得以化解了危机。
而在美国制裁中兴、华为,阻遏荷兰向我国出口EUV光刻机,遏止我国半导体工业开展,以及日本约束半导体原资料向韩国出口等一系列事情的影响之下,我国半导体工业的“国产代替”也正在由芯片端,深化到上游半导体资料范畴。而行将开端出资的国家大基金二期也或将加大关于半导体资料范畴的出资。今日芯智讯就为我们来体系的介绍下,半导体制造傍边所需的一种要害资料——光刻胶。
一、光刻胶概略1、光刻胶概略光刻胶又称光致抗蚀剂,是光刻工艺的要害化学品,首要运用光化学反应将所需求的微细图形从掩模版搬运到待加工基片上,被广泛运用于光电信息工业的微细图形线路的加工制造,下流首要用于集成电路、面板和分立器材的微细加工,一起在 LED、光伏、磁头及精细传感器等制造进程中也有广泛运用,是微细加工技能的要害性资料。光刻胶的首要成分为树脂、单体、光引发剂及添加助剂四类。其间,树脂约占 50%,单体约占35%,光引发剂及添加助剂约占15%。光刻胶自 1959 年被创造以来就成为半导体工业最中心的工艺资料之一。随后光刻胶被改善运用到印制电路板的制造工艺,成为 PCB 出产的重要资料。二十世纪 90 时代,光刻胶又被运用到平板显现的加工制造,对平板显现面板的大尺度化、高精细化、五颜六色化起到了重要的推进效果。在半导体制造业从微米级、亚微米级、深亚微米级进入到纳米级水平的进程中,光刻胶也起着无足轻重的效果。总结来说,光刻胶产品品种多、专用性强,需求长时间技能堆集,对企业研制人员素质、职业阅历、技能储备等都具有极高要求,企业需求具有光化学、有机组成、高分子组成、精制提纯、微量分析、功能点评等技能,具有极高的技能壁垒。
2、光刻胶首要用于图形化工艺以半导体职业为例,光刻胶首要用于半导体图形化工艺。图形化工艺是半导体制造进程中的中心工艺。图形化能够简略理解为将规划的图画从掩模版搬运到晶圆外表适宜的方位。一般来讲图形化首要包含光刻和刻蚀两大进程,别离完成了从掩模版到光刻胶以及从光刻胶到晶圆外表层的两步图形搬运,流程一般分为十步:1.外表预备,2.涂胶,3.软烘焙,4.对准和曝光,5.显影,6.硬烘焙,7.显影查看,8.刻蚀,9.去除光刻胶,10.终究查看。具体来说,在光刻前首要关于晶圆外表进行清洗,首要选用相关的湿化学品,包含丙酮、甲醇、异丙醇、氨水、双氧水、氢氟酸、氯化氢等。晶圆清洗往后用旋涂法在外表涂覆一层光刻胶并烘干往后传送到光刻机里。在掩模版与晶圆进行精准对准往后,光线透过掩模版把掩模版上的图形投影在光刻胶上完成曝光,这个进程中首要选用掩模版、光刻胶、光刻胶配套以及相应的气体和湿化学品。对曝光往后的光刻胶进行显影以及再次烘焙并查看往后,完成了将图形从掩模版到光刻胶的第一次图形搬运。在光刻胶的维护下,关于晶圆进行刻蚀往后剥离光刻胶然后进行查看,完成了将图形从光刻胶到晶圆的第2次图形搬运。现在干流的刻蚀方法是等离子体干法刻蚀,首要用到含氟和含氯气体。
在现在比较干流的半导体制造工艺中,一般需求 40 步以上独立的光刻进程,贯穿了半导体制造的整个流程,光刻工艺的先进程度决议了半导体制造工艺的先进程度。光刻进程中所用到的光刻机是半导体制造中的中心设备。现在,ASML 最新的EUV光刻机NXE3400B 价格在一亿欧元以上,比美一架 F35 战斗机。

二、光刻胶分类1、正性光刻胶和负性光刻胶光刻胶可依据不同的产品规范进行分类。依照化学反应和显影的原理,光刻胶可分为正性光刻胶和负性光刻胶。假如显影时未曝光部分溶解于显影液,构成的图形与掩膜版相反,称为负性光刻胶;假如显影时曝光部分溶解于显影液,构成的图形与掩膜版相同,称为正性光刻胶。
在实践运用进程中,因为负性光刻胶在显影时容易发生变形和胀大的状况,一般状况下分辨率只能到达 2 微米,因而正性光刻胶的运用更为广泛。
2、按用处分类光刻胶通过几十年不断的开展和前进,运用范畴不断扩展,衍生出十分多的品种,依照运用范畴,光刻胶能够划分为印刷电路板(PCB)用光刻胶、液晶显现(LCD)用光刻胶、半导体用光刻胶和其他用处光刻胶。其间,PCB 光刻胶技能壁垒相对其他两类较低,而半导体光刻胶代表着光刻胶技能最先进水平。
(1)半导体用光刻胶在半导体用光刻胶范畴,光刻技能阅历了紫外全谱(300~450nm)、G 线(436nm)、I 线 (365nm)、深紫外(DUV,包含 248nm 和 193nm)和极紫外(EUV)六个阶段。相对应于各曝光波长的光刻胶也应运而生,光刻胶中的要害配方成份,如成膜树脂、光引发剂、添加剂也随之发生变化,使光刻胶的归纳功能更好地满意工艺要求。g 线光刻胶对应曝光波长为 436nm 的 g 线,制造 0.5 μm 以上的集成电路。i 线光刻胶对应曝光波长为 365nm 的 i 线,制造 0.5-0.35 μ m 的集成电路。g线和 i 线光刻胶是现在商场上运用量最大的光刻胶,都以正胶为主,首要原料为酚醛树脂和重氮萘醌化合物。KrF 光刻胶对应曝光波长为 248nm 的 KrF 激光光源,制造 0.25-0.15μ m 的集成电路,正胶和负胶都有,首要原料为聚对羟基苯乙烯及其衍生物和光致产酸剂。KrF 光刻胶商场往后将逐步扩展。ArF光刻胶对应曝光波长为193nm的ArF激光光源,ArF干法制造 65-130 nm的集成电路,ArF 浸湿法能够对应 45nm 以下集成电路制造。ArF 光刻胶是正胶,首要原料是聚脂环族丙烯酸酯及其共聚物和光致产酸剂。ArF 光刻胶商场往后将快速生长。
依据SEMI的数据,2018年全球半导体用光刻胶商场,G线&I线、KrF、ArF&液浸ArF三分全国,占比别离到达了24%、22%和42%。其间,ArF/液浸ArF 光刻胶首要对应现在的先进 IC 制程,跟着双/多重曝光技能的运用,光刻胶的运用次数添加,ArF 光刻胶的商场需求将加快扩展。在 EUV 技能老练之前,ArF 光刻胶仍将是干流。未来,跟着功率半导、传感器、LED 商场的继续扩展,i 线光刻胶商场将坚持继续增长。跟着精细化需求添加,运用 i 线光刻胶的运用将被 KrF 光刻胶代替,KrF 光刻胶商场需求将不断添加。


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