重庆铠天|光刻胶:半导体制程关键材料


光刻是半导体制程的核心,制程时间占比为40%-60%。而光刻胶作为光刻工艺中图形转移的载体,几乎决定了晶圆厂所能达到的制程高度,是半导体制程中的不可或缺的关键材料,也是国产替代的重要环节。

光刻胶又称为光致抗蚀剂,是图形转移介质,其利用光照反应后溶解度不同将掩膜版图形转移至衬底上,主要由感光剂(光引发剂)、聚合剂(感光树脂)、溶剂与助剂构成。经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,在集成电路和半导体分立器件的微细加工中有广泛应用。

在每次的光刻和刻蚀工艺中,光刻胶都要通过预烘、涂胶、前烘、对准、曝光、后烘、显影和蚀刻等环节,将光罩(掩膜版)上的图形转移到硅片上。每一代新的光刻工艺都需要新一代的光刻胶技术相匹配,一块半导体芯片在制造过程中一般需要进行10-50道光刻过程。

不同的光刻过程对于光刻胶也有不一样的具体需求,光刻胶的质量和性能是影响集成电路性能、成品率及可靠性的关键因素。

光刻胶行业具有极高的行业壁垒,因此在全球范围其行业都呈现寡头垄断的局面。

从全球市场份额来看,主要由日本、美国、韩国企业所把控。目前前五大厂商占据了全球光刻胶市场87%的份额,行业集中度极高。其中,日本JSR、东京应化、日本信越与富士电子材料市占率加和达到72%。

目前,光刻胶曝光波长有宽谱紫外向g线-i线-KrF-ArF-EUV的方向移动,KrF和ArF光刻胶被日本、美国企业垄断。日本在这一领域的控制力极大增强了日本整体的半导体实力。

我国半导体领域的g线、i线光刻胶基本可以满足自给。其中g线光刻胶曝光波长463nm,分辨率可达0.5μm;i线光刻胶曝光波长365nm,分辨率可达0.35μm。两者主要用于6英寸晶圆的集成电路制造。

而更为高端的KrF、ArF光刻胶,我国则几乎全部依赖进口,国产化率存在极大的提升空间。

目前,芯片制造商使用的量产的最高端光刻胶为曝光波长193nm的ArF光刻胶。仅有海外企业能够达到ArF及以上的技术水平。

在ArF光刻胶方面,JSR、信越化学、东京应化、住友化学、富士胶片、陶氏化学分别占据24%、23%、20%、15%、8%、4%的市场份额。

在KrF光刻胶方面,东京应化、信越化学、JSR、陶氏化学、韩国东进、富士胶片分别占据35%、22%、18%、11%、6%、5%的市场份额。

在EUV光刻胶方面,具备专利布局的前十大企业中,日本公司占有七席,并且富士胶片、信越化学、住友化学排名前三位,其专利申请数量大幅领先其他公司,体现日本在EUV光刻胶领域具备十分明显的技术优势。

光刻胶按应用领域分类,大致分为LCD光刻胶、PCB光刻胶(感光油墨)与半导体光刻胶等。按照下游应用来看,目前半导体光刻胶占比24.1%,LCD光刻胶占比26.6%,PCB光刻胶占比24.5%,其他类光刻胶占比24.8%。



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