2019年半導(dǎo)體材料行業(yè)深度報(bào)告
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2019年半導(dǎo)體材料行業(yè)深度報(bào)告目 錄1. 為什么看好半導(dǎo)體材料投資機(jī)會(huì)1.1 歐美及日本疫情加劇 半導(dǎo)體材料供給或?qū)⑹芟?.2 大基金二期即將開啟投資 半導(dǎo)體材料必將受益1.3 半導(dǎo)體材料領(lǐng)域我們看好哪些標(biāo)的2. 半導(dǎo)體材料:半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基石2.1 半導(dǎo)體材料是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈重要支撐2.2 2018 年全球半導(dǎo)體材料銷售額創(chuàng)歷史新高2.3 晶圓制造材料是半導(dǎo)體材料核心2.4 半導(dǎo)體材料技術(shù)壁壘高 國(guó)內(nèi)自給率低3. 半導(dǎo)體材料:品種多 技術(shù)壁壘高3.1 半導(dǎo)體材料-硅3.1.1 硅是最重要的半導(dǎo)體材料3.1.2 單晶硅生產(chǎn)3.1.3 大直徑是硅片未來(lái)發(fā)展方向3.1.4 硅片市場(chǎng)情況3.2 光刻膠3.2.1 光刻原理3.2.2 光刻膠分類3.2.3 光刻膠技術(shù)壁壘3.2.4 光刻膠市場(chǎng)情況3.3 掩膜版3.3.1 掩膜版結(jié)構(gòu)3.3.2 掩模版缺陷及保護(hù)膜3.3.3 掩膜版市場(chǎng)情況3.4 電子氣體3.4.1 電子氣體分類3.4.2 電子氣體技術(shù)壁壘3.4.3 電子氣體應(yīng)用3.4.4 電子氣體市場(chǎng)情況3.5 濕化學(xué)品3.5.1 濕化學(xué)品分類3.5.2 典型濕化學(xué)品制備3.5.3 濕化學(xué)品市場(chǎng)情況3.6 濺射靶材3.6.1 靶材分類3.6.2 靶材制備方法3.6.3 靶材技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)3.6.4 靶材市場(chǎng)情況3.7 CMP 拋光材料3.7.1 拋光液3.7.2 拋光墊3.7.3 CMP 拋光材料市場(chǎng)情況4. 國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體材料龍頭企業(yè)4.1 上海新昇半導(dǎo)體4.2 中環(huán)股份4.3 南大光電4.4 飛凱材料4.5 強(qiáng)力新材4.6 容大感光4.7 晶瑞股份4.8 北京科華4.9 清溢光電4.10 路維光電4.11 華特股份4.12 雅克科技4.13 中船重工 718 所4.14 江化微4.15 江豐電子4.16 安集科技2019年半導(dǎo)體材料行業(yè)深度報(bào)告導(dǎo)語(yǔ)在整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中,半導(dǎo)體材料處于產(chǎn)業(yè)鏈上游,是整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的重要支 撐。在集成電路芯片制造過(guò)程中,每一個(gè)步驟都需要用到相應(yīng)的材料,如光刻過(guò)程 需要用到光刻膠、掩膜版,硅片清洗過(guò)程需要用的各種濕化學(xué)品,化學(xué)機(jī)械平坦化 過(guò)程需要用的拋光液和拋光墊等,都屬于半導(dǎo)體材料。1. 為什么看好半導(dǎo)體材料投資機(jī)會(huì)目前,新冠肺炎疫情正在全球蔓延。歐美、日本以及韓國(guó)等國(guó)家正經(jīng)受疫情爆發(fā)的 考驗(yàn),而我們國(guó)內(nèi)由于得到國(guó)家的強(qiáng)力控制,目前疫情已初步得到控制。國(guó)外疫情 的爆發(fā),將對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)的格局造成一定影響,特別是日本及歐美疫情的加劇,將 影響半導(dǎo)體材料供給。而國(guó)內(nèi)疫情由于得到良好的控制,并且在一些半導(dǎo)體材料的 細(xì)分領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)的公司已實(shí)現(xiàn)部分國(guó)產(chǎn)替代,在供給方面我們先發(fā)優(yōu)勢(shì),解晶圓代 工廠燃眉之急。據(jù)中證報(bào)消息,國(guó)家大基金二期三月底可以開始實(shí)質(zhì)投資。國(guó)家大基金是半導(dǎo)體行 業(yè)風(fēng)向標(biāo),國(guó)家大基金二期將更加注重對(duì)半導(dǎo)體材料及設(shè)備的投資。大基金二期以 半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈最上游的材料及設(shè)備為著力點(diǎn),推動(dòng)整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展,加速國(guó) 產(chǎn)替代的進(jìn)程,國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體材料公司將迎來(lái)黃金發(fā)展期。1.1 歐美及日本疫情加劇 半導(dǎo)體材料供給或?qū)⑹芟藿刂?3 月 14 日 14:30 分,海外新冠肺炎確診病例累計(jì)確診 64617 例,較上日增 加 10393 例,累計(jì)死亡 2236 例。海外疫情正處于爆發(fā)期,特別是意大利、日本、 美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)及韓國(guó)等國(guó)家,新冠疫情正愈演愈烈。在全球半導(dǎo)體材料領(lǐng)域,日本占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位。去年日韓貿(mào)易戰(zhàn)中,日本限制含 氟聚酰亞胺、光刻膠,以及高純度氟化氫這三種材料的對(duì)韓出口,引起了整個(gè)半導(dǎo) 體領(lǐng)域的震動(dòng)。在 2019 年前 5 個(gè)月,日本生產(chǎn)的半導(dǎo)體材料占全球產(chǎn)量的 52%。同期,韓國(guó)從日本進(jìn)口的光刻膠價(jià)值就達(dá)到 1.1 億美元。據(jù)韓國(guó)貿(mào)易協(xié)會(huì)報(bào)告顯示, 韓國(guó)半導(dǎo)體和顯示器行業(yè)在氟聚酰亞胺、光刻膠及高純度氟化氫對(duì)日本依賴度分別 為 91.9%、43.9%及 93.7%。在半導(dǎo)體制造過(guò)程包含的 19 種核心材料中,日本市占率超過(guò) 50%份額的材料就占 到了 14 種,在全球半導(dǎo)體材料領(lǐng)域處于絕對(duì)領(lǐng)先地位。歐美及日本疫情的加劇,將影響全球半導(dǎo)體材料的供給。目前雖然沒(méi)有歐美及日本 半導(dǎo)體公司受疫情影響的官方報(bào)道,但我們認(rèn)為疫情必將影響這些地區(qū)半導(dǎo)體公司 的經(jīng)營(yíng)情況。在疫情影響下,韓國(guó)的三星、SK 海力士等半導(dǎo)體公司多次停產(chǎn)隔離, 國(guó)內(nèi)的眾多公司也延遲復(fù)工。因此,這些處于疫情爆發(fā)期國(guó)家的公司也必將受疫情 影響。當(dāng)?shù)貢r(shí)間 13 日下午 3 點(diǎn) 30 分,美國(guó)總統(tǒng)特朗普已宣布進(jìn)入“國(guó)家緊急狀態(tài)” 以應(yīng)對(duì)新冠肺炎疫情。受疫情影響,多國(guó)采取封城措施,這將影響半導(dǎo)體材料的運(yùn)輸。韓國(guó)、意大利等國(guó) 先后采取封城措施,來(lái)抑制新冠疫情的爆發(fā)。封城后將對(duì)貨物的運(yùn)輸帶來(lái)極大的不 便,這將影響到半導(dǎo)體材料的運(yùn)輸。國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體材料公司占據(jù)天時(shí)、地利及人和,國(guó)產(chǎn)替代將加速。得益于國(guó)家強(qiáng)有力 的調(diào)控措施,以及國(guó)內(nèi)群眾的高度配合,國(guó)內(nèi)疫情已初步得到控制,多省市已連續(xù) 多天未有新病例。目前,國(guó)內(nèi)大多企業(yè)已經(jīng)復(fù)工,并開始逐步提升產(chǎn)能。同時(shí),中 國(guó)是制造業(yè)大國(guó),國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體制造公司眾多,國(guó)內(nèi)廠商的產(chǎn)品在運(yùn)輸上具有相對(duì)便 利性,特別是在國(guó)外封城下,這種便利性能緩解眾多晶圓代工廠的燃眉之急,國(guó)產(chǎn) 替代進(jìn)程將加速。1.2 大基金二期即將開啟投資 半導(dǎo)體材料必將受益據(jù)中證報(bào)消息,國(guó)家大基金二期三月底應(yīng)該可以開始實(shí)質(zhì)投資。大基金二期于 2019 年 10 月 22 日注冊(cè)成立,注冊(cè)資本為 2041.5 億元。從目前大基金一期投資的情況來(lái)看,一期半導(dǎo)體設(shè)備和半導(dǎo)體材料領(lǐng)域合計(jì)投入金 額 57.7 億元,占大基金一期投資總額的 4.2%。而在全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中,2018 年 半導(dǎo)體設(shè)備銷售額 645.3 億美元,半導(dǎo)體材料銷售額 519.4 億美元,半導(dǎo)體設(shè)備和 半導(dǎo)體材料合計(jì)占全球半導(dǎo)體銷售額比重超過(guò) 20%。大基金一期在半導(dǎo)體設(shè)備和 半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的投入相對(duì)較少。在投資項(xiàng)目上,大基金一期重點(diǎn)投資半導(dǎo)體制造和設(shè)計(jì)行業(yè),大基金二期將更關(guān)注 半導(dǎo)體材料及半導(dǎo)體設(shè)備的投資。特別是受日韓貿(mào)易戰(zhàn)事件影響,國(guó)人更加清醒認(rèn) 識(shí)到半導(dǎo)體材料的重要性。即使是被認(rèn)為半導(dǎo)體強(qiáng)國(guó)的韓國(guó),有著三星、SK 海力 士等國(guó)際半導(dǎo)體巨頭,但由于在半導(dǎo)體材料領(lǐng)域沒(méi)有話語(yǔ)權(quán),也將受到極大的制約。半導(dǎo)體設(shè)備和半導(dǎo)體材料均處于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的上游,在整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中有著至 關(guān)重要的作用。目前國(guó)內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備及材料主要依賴進(jìn)口,推動(dòng)半導(dǎo)體設(shè)備和材料的 發(fā)展勢(shì)在必行。1.3 半導(dǎo)體材料領(lǐng)域我們看好哪些標(biāo)的半導(dǎo)體材料屬于高技術(shù)壁壘行業(yè),國(guó)內(nèi)由于起步晚,整體相對(duì)落后,目前半導(dǎo)體材 料高端產(chǎn)品大多集中在美國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家和地區(qū)生產(chǎn)商。但在一些細(xì)分領(lǐng)域, 國(guó)內(nèi)已有企業(yè)突破國(guó)外技術(shù)壟斷,在市場(chǎng)占有一定的份額,如國(guó)內(nèi)拋光液龍頭安集 科技、特種氣體龍頭華特氣體、超純?cè)噭┘肮饪棠z領(lǐng)域龍頭晶瑞股份、近期收購(gòu) LG 化學(xué)旗下彩色光刻膠事業(yè)布局顯示光刻膠領(lǐng)域的雅克科技、國(guó)內(nèi)靶材龍頭江豐電子 等。在投資策略上,我們建議關(guān)注半導(dǎo)體材料各細(xì)分領(lǐng)域龍頭企業(yè),特別是進(jìn)入長(zhǎng)江存 儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)鏈的材料公司。大基金二期明確投資長(zhǎng)江存儲(chǔ),助力長(zhǎng)江存儲(chǔ)產(chǎn)能提升。長(zhǎng) 江存儲(chǔ)已開啟一期產(chǎn)能擴(kuò)張,目前的產(chǎn)能在 12 萬(wàn)片/月,一期目標(biāo)產(chǎn)能 10 萬(wàn)片/ 月。長(zhǎng)江存儲(chǔ) 64 層 TLC 3D NAND 閃存已經(jīng)正式量產(chǎn),當(dāng)前的核心任務(wù)是產(chǎn)能爬 坡,需要盡早達(dá)成 64 層三維閃存產(chǎn)品月產(chǎn)能 10 萬(wàn)片。根據(jù)長(zhǎng)江存儲(chǔ)的規(guī)劃,未來(lái) 還將開啟二期及三期產(chǎn)能擴(kuò)張,二期項(xiàng)目產(chǎn)能將達(dá)到 30 萬(wàn)片/月,最終三期項(xiàng)目預(yù) 計(jì)在 2030 年完成,產(chǎn)能將提升到 100 萬(wàn)片/月。長(zhǎng)江存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)鏈半導(dǎo)體材料標(biāo)的公司,推薦關(guān)注安集科技及華特氣體。2018 年長(zhǎng) 江存儲(chǔ)是安集科技的第三大客戶,為安集科技貢獻(xiàn) 1891 萬(wàn)元的收入。華特氣體方 面,2018 年公司來(lái)自長(zhǎng)江存儲(chǔ)的收入為 1206.5 萬(wàn)元,是公司的第 4 大客戶,2019 年上半年來(lái)自長(zhǎng)江存儲(chǔ)的收入為 1032 萬(wàn)元,占比 2.64%,上升為公司第二大客戶。w 安集科技:公司是國(guó)內(nèi) CMP 拋光液及光刻膠去除劑龍頭,特別是在拋光液領(lǐng)域, 是國(guó)內(nèi)目前唯一供應(yīng)商,產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)向包括中芯國(guó)際、臺(tái)積電、長(zhǎng)江存儲(chǔ)等國(guó) 際一線代工廠供貨。長(zhǎng)江存儲(chǔ)產(chǎn)能大幅提升,安集科技將直接受益。特別是長(zhǎng)江 存儲(chǔ)對(duì)鎢拋光液的需求大,安集科技已建有鎢拋光液生產(chǎn)線與之對(duì)接,未來(lái)鎢拋 光液的供應(yīng)將大幅放量。鎢拋光液的毛利率在 80%以上,放量將大幅提升公司的 盈利能力。w 華特氣體:公司是國(guó)內(nèi)首家打破高純六氟乙烷、高純?nèi)淄榈榷喾N產(chǎn)品進(jìn)口制 約的公司。Ar/F/Ne、Kr/Ne、Ar/Ne 和 Kr/F/Ne 等 4 種混合氣于 2017 年通過(guò)全 球最大的光刻機(jī)供應(yīng)商 ASML 公司的產(chǎn)品認(rèn)證。目前,公司是我國(guó)唯一通過(guò) ASML 公司認(rèn)證的氣體公司,亦是全球僅有的上述 4 個(gè)產(chǎn)品全部通過(guò)其認(rèn)證的四 家氣體公司之一。公司產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了對(duì)國(guó)內(nèi) 8 寸以上集成電路制造廠商超過(guò) 80%的客戶覆蓋率,客戶包含中芯國(guó)際、華虹宏力、長(zhǎng)江存儲(chǔ)、臺(tái)積電、 京東方等眾多國(guó)際知名企業(yè),并進(jìn)入了英特爾(Intel)、美光科技(Micron)、 德州儀器(TI)、海力士(Hynix)等全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體企業(yè)供應(yīng)鏈體系。此外,建議關(guān)注長(zhǎng)江存儲(chǔ)其他國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體材料相關(guān)標(biāo)的,如已通過(guò)長(zhǎng)江存儲(chǔ)正片認(rèn) 證的國(guó)內(nèi)大硅片龍頭上海新昇,國(guó)內(nèi)拋光墊龍頭鼎龍股份,通過(guò)并購(gòu)進(jìn)入電子材料 領(lǐng)域的雅克科技,半導(dǎo)體靶材龍頭江豐電子,以及國(guó)內(nèi)濕化學(xué)品及光刻膠領(lǐng)域龍頭 晶瑞股份。2. 半導(dǎo)體材料:半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基石2.1 半導(dǎo)體材料是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈重要支撐在整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈中,半導(dǎo)體材料處于產(chǎn)業(yè)鏈上游,是整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的重要支 撐。在集成電路芯片制造過(guò)程中,每一個(gè)步驟都需要用到相應(yīng)的材料,如光刻過(guò)程 需要用到光刻膠、掩膜版,硅片清洗過(guò)程需要用的各種濕化學(xué)品,化學(xué)機(jī)械平坦化 過(guò)程需要用的拋光液和拋光墊等,都屬于半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體材料是半導(dǎo)體行業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ),材料質(zhì)量的好壞決定了最終集成電路芯片質(zhì) 量的優(yōu)劣,并影響到下游應(yīng)用端的性能。因此,半導(dǎo)體材料在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中有著重 要地位。2.2 2018 年全球半導(dǎo)體材料銷售額創(chuàng)歷史新高2018 年全球半導(dǎo)體材料銷售額 519.4 億美元,銷售額首次突破 500 億美元?jiǎng)?chuàng)下歷 史新高。2018 年全球半導(dǎo)體材料銷售增速 10.65%,也創(chuàng)下自 2011 年以來(lái)的新高。全球半導(dǎo)體材料銷售額增速與半導(dǎo)體銷售增速具有較高的一致性,2017 年兩者同 步高速增長(zhǎng)的原因是DRAM市場(chǎng)的迅猛發(fā)展, 2017年DRAM實(shí)際增速高達(dá)77%。2018 年受供求關(guān)系影響,存儲(chǔ)市場(chǎng)增速減緩,半導(dǎo)體銷售額及半導(dǎo)體材料銷售額 增速均下降。半導(dǎo)體材料銷售額占全球半導(dǎo)體銷售額比例在 2012 年達(dá)到峰值,占比超過(guò) 16%, 近些年逐步下降,2018 年占比約 11%。占比下降的主要原因是 2013 年開始受益 于存儲(chǔ)市場(chǎng)的快速增長(zhǎng),半導(dǎo)體銷售額增速開始回升,2013-2018 年半導(dǎo)體銷售增 速一直高于半導(dǎo)體材料銷售增速。近年來(lái),中國(guó)大陸半導(dǎo)體材料的銷售額保持穩(wěn)步增長(zhǎng)。2018 年大陸半導(dǎo)體材料銷 售額 84.4 億美元,增速 10.62%,銷售額創(chuàng)下歷史新高。受益于國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)高景氣度帶動(dòng),大陸在半導(dǎo)體材料銷售額增速方面一直領(lǐng)先 全球增速。受益于國(guó)內(nèi)晶圓廠的大量投建,國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體材料的需求將加速增長(zhǎng)。據(jù)SEMI估計(jì), 2017-2020全球?qū)⒂?2座新晶圓廠投產(chǎn),其中26座坐落中國(guó)大陸,占總數(shù)的42%。半導(dǎo)體材料屬于消耗品,隨著大量晶圓廠建設(shè)完成,半導(dǎo)體材料的消耗量將大大增 加,將有力促進(jìn)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體材料行業(yè)的發(fā)展,國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體材料銷售額全球占比將進(jìn) 一步提升。我們預(yù)計(jì) 2019-2021 年,大陸半導(dǎo)體銷售額分別為 94.5 億美元、108.6 億美元和 128 億美元,增速分別為 12%、15%和 17.8%。從全球國(guó)家和地區(qū)來(lái)說(shuō),中國(guó)臺(tái)灣依然是半導(dǎo)體材料消耗最大的地區(qū)。2018 年臺(tái) 灣地區(qū)半導(dǎo)體銷售額 114.5 億美元,全球占比 22.04%。中國(guó)大陸占比 16.25%排名 全球第三,略低于 16.79%的韓國(guó)。2.3 晶圓制造材料是半導(dǎo)體材料核心按制造工藝不同,半導(dǎo)體材料可以分為晶圓制造材料和封裝材料。其中,晶圓制造 材料由于技術(shù)要求高,生產(chǎn)難度大,是半導(dǎo)體材料的核心。2018 年晶圓制造材料 全球銷售額為 322 億美元,占全球半導(dǎo)體材料銷售額的 62%。晶圓制造材料全球 銷售額增速 15.83%,高于全球半導(dǎo)體材料銷售額增速。晶圓制造材料包含硅、掩膜版、光刻膠、電子氣體、CMP 拋光材料、濕化學(xué)品、 濺射靶材等,其中硅的占比最高,整個(gè)晶圓制造材料超過(guò)三分之一。2.4 半導(dǎo)體材料技術(shù)壁壘高 國(guó)內(nèi)自給率低半導(dǎo)體材料屬于高技術(shù)壁壘行業(yè),特別是晶圓制造材料,技術(shù)要求高,生產(chǎn)難度大。目前,半導(dǎo)體材料高端產(chǎn)品大多集中在美國(guó)、日本、德國(guó)、韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣等國(guó)家 和地區(qū)生產(chǎn)商。國(guó)內(nèi)由于起步晚,技術(shù)積累不足,整體處于相對(duì)落后的狀態(tài)。目前, 國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體材料主要集中在中低端領(lǐng)域,高端產(chǎn)品基本被國(guó)外生產(chǎn)商壟斷。如硅片, 2017 年全球五大硅片廠商占據(jù)了全球 94%的市場(chǎng)份額。近年來(lái)國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體材料生產(chǎn)商加大了研發(fā)投入,大力推進(jìn)半導(dǎo)體材料的研發(fā)及生產(chǎn), 力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代。目前在部分細(xì)分領(lǐng)域,已經(jīng)突破國(guó)外壟斷,實(shí)現(xiàn)規(guī)模化供貨。如 CMP 拋光材料的龍頭企業(yè)安集科技,公司化學(xué)機(jī)械拋光液已在 130-28nm 技術(shù) 節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)規(guī)?;N售,主要應(yīng)用于國(guó)內(nèi) 8 英寸和 12 英寸主流晶圓產(chǎn)線;濺射靶材 龍頭江豐電子,7 納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)批量供貨,同時(shí)還滿足了國(guó)內(nèi)廠商 28 納米技 術(shù)節(jié)點(diǎn)的量產(chǎn)需求。3. 半導(dǎo)體材料:品種多 技術(shù)壁壘高3.1 半導(dǎo)體材料-硅3.1.1 硅是最重要的半導(dǎo)體材料硅是半導(dǎo)體行業(yè)中最重要的材料,約占整個(gè)晶圓制造材料價(jià)值的三分之一。目前, 90%以上的集成電路芯片是用硅片作為襯底制造出來(lái)的。整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)就是建立 在硅材料之上的。硅片質(zhì)量對(duì)半導(dǎo)體制造至關(guān)重要。在硅片上制造的芯片最終質(zhì)量與采用硅片的質(zhì)量 有直接關(guān)系。如果原始硅片上游缺陷,那么最終芯片上也肯定存在缺陷。按晶胞排列是否規(guī)律,硅可分為單晶硅和多晶硅。單晶硅晶胞在三維方向上整齊重 復(fù)排列,而多晶硅晶胞則呈不規(guī)律排列。單晶硅在力學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等方面,都 優(yōu)于多晶硅。集成電路制造過(guò)程中使用的硅片都是單晶硅,因?yàn)榫О貜?fù)的單晶結(jié) 構(gòu)能夠提供制作工藝和器件特性所要求的電學(xué)和機(jī)械性質(zhì)。硅片的制備從晶體生長(zhǎng)開始,形成單晶錠后經(jīng)過(guò)修整和磨削再切片,再經(jīng)過(guò)邊緣打 磨、精研、拋光等步驟后,最后檢查得到的硅片是否合格。3.1.2 單晶硅生產(chǎn)單晶生長(zhǎng)分為直拉(CZ)法和區(qū)熔(FZ)法,直拉法是目前主流的生長(zhǎng)方法,占 據(jù) 90%市場(chǎng)。w 直拉法:工藝成熟,更容易生長(zhǎng)大直徑單晶硅,生長(zhǎng)出的單晶硅大多用于集成電 路元件。w 區(qū)熔法:由于熔體不與容器接觸,不易污染,因此生長(zhǎng)出的單晶硅純度較高,主 要用于功率半導(dǎo)體。但區(qū)熔法較難生長(zhǎng)出大直徑單晶硅,一般僅用于 8 寸或以下 直徑工藝。3.1.3 大直徑是硅片未來(lái)發(fā)展方向大尺寸硅片是硅片未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。大尺寸硅片帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)有兩個(gè):w 單片硅片制造的芯片數(shù)目越多:在同樣的工藝條件下,300mm 半導(dǎo)體硅片的可 使用面積超過(guò) 200mm 硅片的兩倍以上,可使用率(衡量單位晶圓可生產(chǎn)的芯片 數(shù)量的指標(biāo))是 200mm 硅片的 2.5 倍左右,大尺寸硅片上能制造的芯片數(shù)目更 多;w 利用率更高:在圓形硅片上制造矩形的硅片會(huì)使硅片邊緣處的一些區(qū)域無(wú)法被利 用,從而帶來(lái)部分浪費(fèi),隨之晶圓尺寸的增大,損失比就會(huì)減小。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展和市場(chǎng)需求的變化,大尺寸硅片占比將逐漸提升。目前 8 英 寸硅片主要用于生產(chǎn)功率半導(dǎo)體和微控制器,邏輯芯片和存儲(chǔ)芯片則需要 12 英寸 硅片。2018 年 12 英寸硅片全球市場(chǎng)份額預(yù)計(jì)為 68.9%,到 2021 年占比預(yù)計(jì)提升 至 71.2%。3.1.4 硅片市場(chǎng)情況半導(dǎo)體硅片投入資金多,研發(fā)周期長(zhǎng),是技術(shù)壁壘和資金壁壘都極高的行業(yè)。由于 下游客戶認(rèn)證時(shí)間長(zhǎng),硅片廠商需要長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累來(lái)提升產(chǎn)品的品質(zhì), 滿足客戶需求,以獲得客戶認(rèn)證。目前全球硅片市場(chǎng)處于寡頭壟斷局面。2018 年全球半導(dǎo)體硅片行業(yè)銷售額前五名 企業(yè)的市場(chǎng)份額分別為:日本信越化學(xué) 28%,日本 SUMCO 25%,中國(guó)臺(tái)灣環(huán)球 晶圓 14%,德國(guó) Siltronic 13%,韓國(guó) SK Siltron 9%,前五名的全球市場(chǎng)市占率接 近 90%,市場(chǎng)集中度高。近年來(lái)全球半導(dǎo)體硅片出貨面積穩(wěn)步增長(zhǎng)。2018 年全球半導(dǎo)體硅片出貨面積達(dá) 127.3 億平方英寸,同比 2017 年增長(zhǎng) 7.79%;銷售金額為 113.8 億美元,同比 2017 年增長(zhǎng) 30.65%,單價(jià)每平方英寸 0.89 美元,較 2017 年增長(zhǎng) 21%。目前 12 英寸和 8 英寸硅片是市場(chǎng)主流。2018 年全球 12 英寸硅片需求均值在 600-650 萬(wàn)片/月,8 英寸均值在 550-600 萬(wàn)片/月。12 英寸硅片主要被 NAND 和 DRAM 需求驅(qū)動(dòng),8 英寸主要被汽車電子和工業(yè)應(yīng)用對(duì)功率半導(dǎo)體需求驅(qū)動(dòng)。長(zhǎng)期 看 12 英寸和 8 英寸依然是市場(chǎng)的主流。國(guó)內(nèi)積極布局大硅片生產(chǎn),規(guī)劃產(chǎn)能大。截至 2018 年年底,根據(jù)各個(gè)公司已量產(chǎn) 產(chǎn)線披露的產(chǎn)能,8 英寸硅片產(chǎn)能已達(dá) 139 萬(wàn)片/月,12 英寸硅片產(chǎn)能 28.5 萬(wàn)片/ 月。預(yù)計(jì) 2020 年 8 英寸硅片實(shí)際月需求將達(dá)到 172.5 萬(wàn)片,2020 年 12 英寸硅片 實(shí)際需求為 340.67 萬(wàn)片/月。為滿足國(guó)內(nèi)大硅片的需求,我國(guó)正積極布局大硅片的 生產(chǎn)。目前公布的大硅片項(xiàng)目已超過(guò) 20 個(gè),預(yù)計(jì)總投資金額超過(guò) 1400 億,到 2023 年 12 英寸硅片總規(guī)劃產(chǎn)能合計(jì)超過(guò) 650 萬(wàn)片。從國(guó)內(nèi)硅片生產(chǎn)商來(lái)看,目前國(guó)內(nèi)硅片生產(chǎn)商主要有上海新昇、中環(huán)股份、金瑞泓 等企業(yè)。上海新昇 12 英寸硅片產(chǎn)品已經(jīng)通過(guò)華力微和中芯國(guó)際的認(rèn)證,正片 2019 年已得到長(zhǎng)江存儲(chǔ)的采購(gòu),目前處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位。中環(huán)股份一期于 2019 年 2 月 進(jìn)行試生產(chǎn) 8 英寸硅片, 7 月將進(jìn)行規(guī)模化投產(chǎn);12 英寸功率硅片生產(chǎn)線將在 2019 年下半年進(jìn)行設(shè)備安裝調(diào)試。二期將于 2020 年開工建設(shè),投資 15 億美元,建設(shè)兩 條 12 英寸生產(chǎn)線,月產(chǎn)能 35 萬(wàn)片。3.2 光刻膠3.2.1 光刻原理光刻是整個(gè)集成電路制造過(guò)程中耗時(shí)最長(zhǎng)、難度最大的工藝,耗時(shí)占 IC 制造 50% 左右,成本約占 IC 生產(chǎn)成本的 1/3。光刻膠是光刻過(guò)程最重要的耗材,光刻膠的質(zhì) 量對(duì)光刻工藝有著重要影響。光刻是將圖形由掩膜版上轉(zhuǎn)移到硅片上,為后續(xù)的刻蝕步驟作準(zhǔn)備。在光刻過(guò)程中, 需在硅片上涂一層光刻膠,經(jīng)紫外線曝光后,光刻膠的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化,在通過(guò) 顯影后,被曝光的光刻膠將被去除,從而實(shí)現(xiàn)將電路圖形由掩膜版轉(zhuǎn)移到光刻膠上。再經(jīng)過(guò)刻蝕過(guò)程,實(shí)現(xiàn)電路圖形由光刻膠轉(zhuǎn)移到硅片上。在刻蝕過(guò)程中,光刻膠起 防腐蝕的保護(hù)作用。3.2.2 光刻膠分類根據(jù)化學(xué)反應(yīng)機(jī)理和顯影原理的不同,光刻膠可以分為負(fù)性膠和正性膠。對(duì)某些溶 劑可溶,但經(jīng)曝光后形成不可溶物質(zhì)的是負(fù)性膠;反之,對(duì)某些溶劑不可溶,經(jīng)曝 光后變成可溶的為正性膠。從需求端來(lái)看,光刻膠可分為半導(dǎo)體光刻膠、面板光刻膠和 PCB 光刻膠。其中, 半導(dǎo)體光刻膠的技術(shù)壁壘最高。3.2.3 光刻膠技術(shù)壁壘光刻膠是半導(dǎo)體材料中技術(shù)壁壘最高的品種之一。光刻膠產(chǎn)品種類多、專用性強(qiáng), 是典型的技術(shù)密集型行業(yè)。不同用途的光刻膠曝光光源、反應(yīng)機(jī)理、制造工藝、成 膜特性、加工圖形線路的精度等性能要求不同,導(dǎo)致對(duì)于材料的溶解性、耐蝕刻性、 感光性能、耐熱性等要求不同。因此每一類光刻膠使用的原料在化學(xué)結(jié)構(gòu)、性能上 都比較特殊,要求使用不同品質(zhì)等級(jí)的光刻膠專用化學(xué)品。光刻膠一般由 4 種成分組成:樹脂型聚合物、光活性物質(zhì)、溶劑和添加劑。樹脂是 光刻膠中占比最大的組分,構(gòu)成光刻膠的基本骨架,主要決定曝光后光刻膠的基本 性能,包括硬度、柔韌性、附著力、耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性等。光活性物質(zhì)是光刻膠 的關(guān)鍵組分,對(duì)光刻膠的感光度、分辨率等其決定性作用。分辨率、對(duì)比度和敏感度是光刻膠的核心技術(shù)參數(shù)。隨著集成電路的發(fā)展,芯片制 造特征尺寸越來(lái)越小,對(duì)光刻膠的要求也越來(lái)越高。光刻膠的核心技術(shù)參數(shù)包括分 辨率、對(duì)比度和敏感度等。為了滿足集成電路發(fā)展的需要,光刻膠朝著高分辨率、高對(duì)比度以及高敏感度等方向發(fā)展。3.2.4 光刻膠市場(chǎng)情況目前全球光刻膠市場(chǎng)基本被日本和美國(guó)企業(yè)所壟斷。光刻膠屬于高技術(shù)壁壘材料, 生產(chǎn)工藝復(fù)雜,純度要求高,需要長(zhǎng)期的技術(shù)積累。日本的 JSR、東京應(yīng)化、信越 化學(xué)及富士電子四家企業(yè)占據(jù)了全球 70%以上的市場(chǎng)份額,處于市場(chǎng)壟斷地位。光刻膠市場(chǎng)需求逐年增加,2018 年全球半導(dǎo)體光刻膠銷售額 12.97 億美元。隨著 下游應(yīng)用功率半導(dǎo)體、傳感器、存儲(chǔ)器等需求擴(kuò)大,未來(lái)光刻膠市場(chǎng)將持續(xù)擴(kuò)大。由于光刻膠的技術(shù)壁壘較高,國(guó)內(nèi)高端光刻膠市場(chǎng)基本被國(guó)外企業(yè)壟斷。特別是高 分辨率的 KrF 和 ArF 光刻膠,基本被日本和美國(guó)企業(yè)占據(jù)。國(guó)內(nèi)光刻膠生產(chǎn)商主要生產(chǎn) PCB 光刻膠,面板光刻膠和半導(dǎo)體光刻膠生產(chǎn)規(guī)模相 對(duì)較小。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的光刻膠中,PCB 光刻膠占比 94%,LCD 光刻膠和半導(dǎo)體光刻 膠占比分別僅有 3%和 2%。國(guó)內(nèi)光刻膠市場(chǎng)規(guī)模保持穩(wěn)定增長(zhǎng),從 2011 年的 30.4 億元增長(zhǎng)到 2018 年的 62.3 億元,復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 11.59%。預(yù)計(jì) 2018 年國(guó)內(nèi)光刻膠市場(chǎng)規(guī)模約為 62.3 億元。國(guó)內(nèi)光刻膠需求量方面,2011 年光刻膠需求量為 3.51 萬(wàn)噸,到 2017 年需求量為 7.99 萬(wàn)噸,年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 14.69%。2018 年國(guó)內(nèi)光刻膠需求量預(yù)計(jì)為 8.44 萬(wàn)噸。國(guó)內(nèi)光刻膠需求量遠(yuǎn)大于本土產(chǎn)量,且差額逐年擴(kuò)大。由于國(guó)內(nèi)光刻膠起步晚,目 前技術(shù)水平相對(duì)落后,生產(chǎn)產(chǎn)能主要集中在 PCB 光刻膠、TN/STN-LCD 光刻膠等 中低端產(chǎn)品,TFT-LCD、半導(dǎo)體光刻膠等高技術(shù)壁壘產(chǎn)品產(chǎn)能極少,仍需大量進(jìn)口, 從而導(dǎo)致國(guó)內(nèi)光刻膠需求量遠(yuǎn)大于本土產(chǎn)量。國(guó)內(nèi) PCB 光刻膠國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)度快,面板光刻膠和半導(dǎo)體光刻膠與國(guó)外相比仍有較 大差距。從技術(shù)水平來(lái)看,PCB 光刻膠是目前國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)度最快的,飛凱材料已經(jīng) 在高端的濕膜光刻膠領(lǐng)域通過(guò)下游廠商驗(yàn)證;面板光刻膠進(jìn)度相對(duì)較快,目前永太 科技 CF 光刻膠已經(jīng)通過(guò)華星光電驗(yàn)證;半導(dǎo)體光刻膠目前技術(shù)較國(guó)外先進(jìn)技術(shù)差 距較大,僅在 G 線與 I 線有產(chǎn)品進(jìn)入下游供應(yīng)鏈,北京科華目前 KrF(248nm)光 刻膠目前已經(jīng)通過(guò)中芯國(guó)際認(rèn)證,ArF(193nm)光刻膠正在積極研發(fā)中。3.3 掩膜版掩膜版(Photomask),又稱光罩、光掩膜、光刻掩膜版、掩模版等,是下游行業(yè) 產(chǎn)品制造過(guò)程中的圖形“底片”,是承載圖形設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)等知識(shí)產(chǎn)權(quán)信息的載 體。在光刻過(guò)程中,掩膜版是設(shè)計(jì)圖形的載體。通過(guò)光刻,將掩膜版上的設(shè)計(jì)圖形 轉(zhuǎn)移到光刻膠上,再經(jīng)過(guò)刻蝕,將圖形刻到襯底上,從而實(shí)現(xiàn)圖形到硅片的轉(zhuǎn)移。掩膜版是光刻過(guò)程中的重要部件,其性能的好壞對(duì)光刻有著重要影響。3.3.1 掩膜版結(jié)構(gòu)掩膜版的構(gòu)造如下圖所示,其材質(zhì)根據(jù)需求不同,可選擇不同的玻璃基板。目前隨 著工藝技術(shù)的精進(jìn),以具有低熱膨脹系數(shù)、低鈉含量、高化學(xué)穩(wěn)定性及高光穿透性 等特質(zhì)的石英玻璃為主流,在其上鍍有約 100nm 的不透光鉻膜作為 I 作層及約 20nm 的氧化鉻來(lái)減少光反射,增加工藝的穩(wěn)定性。掩模板之所以可作為圖形轉(zhuǎn)移的一種模板,關(guān)鍵就在于有無(wú)鉻膜的存在,有鉻膜的 地方,光線不能穿透,反之,則光可透過(guò)石英玻璃而照射在涂有光刻膠的晶片上, 晶片再經(jīng)過(guò)顯影,就能產(chǎn)生不同的圖形。也正是由于掩模板可用于大量的圖形轉(zhuǎn)移, 所以掩模板上的缺陷密度將直接影響產(chǎn)品的優(yōu)品率。3.3.2 掩模版缺陷及保護(hù)膜在掩膜版的制作和使用過(guò)程中,可能會(huì)出現(xiàn)缺陷,從而影響到后續(xù)的使用。掩模板 上的缺陷一般來(lái)自兩個(gè)方面:w 掩模板圖形本身的缺陷:包括針孔、黑點(diǎn)、黑區(qū)突出、白區(qū)突出、邊緣不均及刮 傷等,此部分皆為制作過(guò)程中出現(xiàn)的,目前是利用目檢或機(jī)器原形比對(duì)等方式來(lái) 篩選;w 附著在掩模板上的外來(lái)物:為解決此問(wèn)題,通常在掩模板上裝一層保護(hù)膜,當(dāng)外 來(lái)物掉落在保護(hù)膜上時(shí),因保護(hù)膜上物體的聚焦平面與掩模板圖形的聚焦平面不 同,因此可使小的外來(lái)物不能聚焦在晶片上,而不產(chǎn)生影響。3.3.3 掩膜版市場(chǎng)情況根據(jù) SEMI 公布數(shù)據(jù),2018 年全球半導(dǎo)體掩模版銷售額為 35.7 億美元,占到總晶 圓制造材料市場(chǎng)的13%。預(yù)計(jì)全球半導(dǎo)體掩模版市場(chǎng)可在2020年達(dá)到40億美元。從生產(chǎn)商來(lái)看,目前全球掩膜版生產(chǎn)商主要集中在日本和美國(guó)的幾個(gè)巨頭,包括日 本凸版印刷 TOPAN、日本大印刷,美國(guó) Photronics,日本豪雅 HOYA,日本 SK 電子等。其中,Photronics、大日本印刷株式會(huì)社 DNP 和日本凸版印刷株式會(huì)社 Toppan 三家占據(jù)全球掩膜版領(lǐng)域 80%以上市場(chǎng)份額。此外,晶圓制造廠也會(huì)采取 自制方式對(duì)內(nèi)提供掩膜版,如英特爾、臺(tái)積電、三星等都有自制掩膜版業(yè)務(wù)。從國(guó)內(nèi)來(lái)看,目前國(guó)內(nèi)掩膜版制造商主要有路維光電和清溢光電,中科院微電子所、 中國(guó)電子科技集團(tuán)等科研院所內(nèi)部也有自制掩膜版。國(guó)內(nèi)晶圓代工廠龍頭中芯國(guó)際 也有自制掩膜版業(yè)務(wù)。國(guó)內(nèi)光掩膜版市場(chǎng)規(guī)模保持穩(wěn)定增長(zhǎng),2016 年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模為 59.5 億元,規(guī)模較上年同期增長(zhǎng) 4.94%。國(guó)內(nèi)掩膜版供需缺口逐年擴(kuò)大。2011 年國(guó)內(nèi)掩膜版需求 5.09 萬(wàn)平方米,國(guó)內(nèi)掩膜 版產(chǎn)量 0.87 萬(wàn)平方米,凈進(jìn)口量 4.22 萬(wàn)平方米,2016 年國(guó)內(nèi)掩膜版需求 7.98 萬(wàn) 平方米,國(guó)內(nèi)掩膜版產(chǎn)量 1.69 萬(wàn)平方米,供需缺口達(dá) 6.29 萬(wàn)平方米。目前中國(guó)大陸的平板顯示行業(yè)處于快速發(fā)展期,對(duì)掩膜版行業(yè)的需求持續(xù)增加。根 據(jù) IHS 統(tǒng)計(jì)測(cè)算,中國(guó)大陸平板顯示行業(yè)掩膜版需求量占全球比重,從 2011 年的 5%上升到 2017 年的 32%。未來(lái)隨著相關(guān)產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步向國(guó)內(nèi)轉(zhuǎn)移,國(guó)內(nèi)平板顯示 行業(yè)掩膜版的需求量將持續(xù)上升,預(yù)計(jì)到 2021 年,中國(guó)大陸平板顯示行業(yè)掩膜版 需求量全球占比將達(dá)到 56%。3.4 電子氣體電子氣體是超大規(guī)模集成電路、平面顯示器件、化合物半導(dǎo)體器件、太陽(yáng)能電池、 光纖等電子工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的原材料,它們廣泛應(yīng)用于薄膜、刻蝕、摻雜、氣相 沉積、擴(kuò)散等工藝。在半導(dǎo)體制造過(guò)程中,幾乎每一步都離不開電子氣體,其質(zhì)量 對(duì)半導(dǎo)體器件的性能有著重要影響。3.4.1 電子氣體分類純度是電子氣體最重要的指標(biāo),氣體純度常用的表示方法有兩種:w 用百分?jǐn)?shù)表示:如 99%,99.9%,99.99%,99.9999%等;w 用“N”表示:如 3N,5N,5.5N 等,數(shù)目 N 與百分?jǐn)?shù)表示中的“9”的個(gè)數(shù)相 對(duì)應(yīng),小數(shù)點(diǎn)后的數(shù)表示不足“9”的數(shù),如 5.5N 表示 99.9995%。根據(jù)氣體純度不同,氣體可分為普通氣體、純氣體、高純氣體及超高純氣體 4 個(gè)等 級(jí)。半導(dǎo)體制造領(lǐng)域,一個(gè)硅片需要經(jīng)過(guò)外延、成膜、摻雜、蝕刻、清洗、封裝等多項(xiàng) 工藝,這個(gè)過(guò)程需要的高純電子化學(xué)氣體及電子混合氣高達(dá) 30 多種以上,且每一 種氣體應(yīng)用在特定的工藝步驟中。3.4.2 電子氣體技術(shù)壁壘電子氣體的技術(shù)壁壘極高,最核心的技術(shù)是氣體提純技術(shù)。此外超高純氣體的包裝 和儲(chǔ)運(yùn)也是一大難題。在半導(dǎo)體制造中,電子氣體純度每提升一個(gè)數(shù)量級(jí),都會(huì)促 進(jìn)器件性能的有效提升。為了得到超高純氣體,氣體制造需要進(jìn)行以下幾個(gè)步驟:w 氣體分離:氣體的分離方法有精餾法、吸附法和膜分離法。精餾法是應(yīng)用最廣泛 的方法,可分為連續(xù)精餾法和間歇精餾法。連續(xù)精餾法操作時(shí)原料液連續(xù)地加入 精餾塔內(nèi),再沸器取出部分液體作為塔底產(chǎn)品;間歇精餾法原料液一次加入精餾 釜中,因而間歇精餾塔只有精餾段而無(wú)提餾段。w 氣體提純:氣體制造通常是先將氣體進(jìn)行粗分離,再通過(guò)氣體提純技術(shù)來(lái)提高其 純度。氣體提純技術(shù)主要有化學(xué)反應(yīng)法、選擇吸附法、低溫精餾法和薄膜擴(kuò)散法 等。w 氣體純度檢驗(yàn):得到提純后的氣體,需對(duì)氣體進(jìn)行檢測(cè)來(lái)驗(yàn)證其純度。隨著電子 氣體純度越來(lái)越高,純度檢驗(yàn)也越來(lái)越重要。氣體中雜質(zhì)含量檢測(cè)從 10-6(ppm) 級(jí)、到 10-9(ppb)級(jí)甚至 10-12(ppt)級(jí)。w 氣體的充裝與運(yùn)輸:超高純氣體對(duì)充裝和運(yùn)輸都有特別的要求,要求使用特殊的 儲(chǔ)運(yùn)容器、特殊的氣體管道及閥門接口等,避免二次污染。3.4.3 電子氣體應(yīng)用在半導(dǎo)體行業(yè)中,電子氣體作為不可或缺的原材料,在各個(gè)環(huán)節(jié)中都得到廣泛應(yīng)用, 如電子級(jí)硅的制備、化學(xué)氣相沉積成膜、晶圓刻蝕工藝等過(guò)程,眾多種類的氣體都 起到了至關(guān)重要的作用。電子級(jí)硅制備電子級(jí)硅的制備采用西門子法還原法,在制備過(guò)程中用到的氣體有 HCl 和 H2等, 發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)包括:SiO2+C-Si+CO2;Si+HClSiHCl3+H2;SiHCl3+H2Si+HCl。電子級(jí)硅對(duì)純度有著極高的要求,目前純度要求在 11N9 以上。未了得到電子級(jí)純 度硅,制備過(guò)程中氣體的純度要求在 6N9 以上。目前國(guó)內(nèi) 12 英寸 11N9 電子級(jí)硅 基本從日本進(jìn)口。化學(xué)氣相沉積成膜化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition,CVD)是利用高真空下,氣體混合發(fā) 生相關(guān)化學(xué)反應(yīng)最終形成膜。典型的 CVD 成膜有二氧化硅絕緣膜制備和氮化硅絕 緣膜制備。在二氧化硅絕緣膜制備中,SiH4是主要?dú)怏w,采用 6N9 級(jí)別的 O2、N2O 作用輔助 氣體。晶圓加工工藝中生長(zhǎng)二氧化硅(SiO2)絕緣膜涉及的化學(xué)反應(yīng):SiH4+O2-SiO2+2H2;SiH4+N2O-SiO2+2N2+H2。在 氮 化 硅 絕 緣 膜 制 備 中 , 氮 化 硅 (Si3N4) 絕 緣 膜 涉 及 的 化 學(xué) 反 應(yīng) 有 :3SiH4+4NH3-Si3N4+12H2;3SiH2Cl2+4NH3-Si3N4+6HCl+6H2。目前國(guó)內(nèi)在建晶圓加工產(chǎn)線在制備半導(dǎo)體膜和絕緣層的過(guò)程中涉及的電子特種氣 體包括 SiH4、SiCl4、SiHCl3、SiH2Cl2、AsCl3 等原料氣體,以及 H2、HCl、O2、 N2O、NH3等反應(yīng)氣體。在國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體發(fā)展的過(guò)程中,實(shí)現(xiàn) 6N9 以上純度的反應(yīng)氣 體存在較大市場(chǎng)空間。晶圓刻蝕工藝在硅基底刻蝕中,主要選用氟基氣體,例如氟利昂-14(CF4),在此過(guò)程中需要刻 蝕部位的Si與CF4反應(yīng)生成SiF4而除去,其化學(xué)反應(yīng)式為:Si+CF4+O2-SiF4+CO2。氟利昂-116(C2F6)和氟利昂-23(CHF3)在刻蝕硅時(shí)容易產(chǎn)生聚合膜從而影響刻 蝕效果,但是在刻蝕 SiO2的時(shí)候不會(huì)出現(xiàn)此類現(xiàn)象,因此可用于 SiO2的刻蝕。同 時(shí)由于半導(dǎo)體 Si 薄膜存在各向同性的特點(diǎn),刻蝕選擇性差,因此后續(xù)開發(fā)中引入 氯基(Cl2)和溴基(Br2、HBr)作用,最終生成物中還包括 SiBr4和 SiCl4從而提 高選擇性。目前國(guó)內(nèi)在建產(chǎn)線匯總涉及薄膜的氣體包括 CF4、C2F6、CHF3、Cl2、Br2、HBr 和 CH2F2 等,但是此類刻蝕氣體用量相對(duì)較少,刻蝕過(guò)程中需與相關(guān)惰性氣體 Ar、 N2等共同作用實(shí)現(xiàn)刻蝕程度的均勻。3.4.4 電子氣體市場(chǎng)情況隨著集成電路制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,全球集成電路用電子氣體的市場(chǎng)規(guī)模也逐漸擴(kuò)大。2018 年全球集成電路用電子氣體市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 45.12 億美元,同比增長(zhǎng) 15.93%。電子氣體純度要求高,制備難度大,目前以美國(guó)空氣化工、美國(guó)普萊克斯、德國(guó)林 德集團(tuán)、法國(guó)液化空氣和日本大陽(yáng)日酸株式會(huì)社為首的五大氣體公司控制著全球 90% 以上的電子氣體市場(chǎng)份額。國(guó)內(nèi)情況:2018 年國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體用電子特氣市場(chǎng)規(guī)模約 4.89 億美元。經(jīng)過(guò) 30 多年 的發(fā)展,我國(guó)半導(dǎo)體用電子特氣已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績(jī),中船重工 718 所、綠菱電 子、廣東華特等均在 12 英寸晶圓用產(chǎn)品上取得了突破,并且實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的批量供 應(yīng)。廣東華特氣體是國(guó)內(nèi)首家打破高純六氟乙烷、高純?nèi)淄榈犬a(chǎn)品進(jìn)口制約的氣體 公司,并率先實(shí)現(xiàn)了近 20 個(gè)產(chǎn)品的進(jìn)口替代。Ar/F/Ne、Kr/Ne、Ar/Ne 和 Kr/F/Ne 等 4 種混合氣于 2017 年通過(guò)全球最大的光刻機(jī)供應(yīng)商 ASML 公司的產(chǎn)品認(rèn)證。目 前,公司是我國(guó)唯一通過(guò) ASML 公司認(rèn)證的氣體公司,亦是全球僅有的上述 4 個(gè) 產(chǎn)品全部通過(guò)其認(rèn)證的四家氣體公司之一。公司產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了對(duì)中芯國(guó)際、華虹宏力、 長(zhǎng)江存儲(chǔ)、臺(tái)積電等國(guó)際一流代工廠的供貨,并進(jìn)入了英特爾(Intel)、美光科技 (Micron)、德州儀器(TI)、海力士(Hynix)等全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體企業(yè)供應(yīng)鏈體 系。3.5 濕化學(xué)品濕化學(xué)品(Wet Chemicals), 是微電子、光電子濕法工藝制程中使用的各種電子化 工材料。濕化學(xué)品在半導(dǎo)體領(lǐng)域主要應(yīng)用于集成電路制造過(guò)程中的清洗和腐蝕步驟, 其純度和潔凈度影響著集成電路的性能及可靠性。3.5.1 濕化學(xué)品分類按應(yīng)用領(lǐng)域劃分,濕化學(xué)品主要應(yīng)用于半導(dǎo)體、平板顯示、太陽(yáng)能以及 LED 等領(lǐng) 域。其中,半導(dǎo)體制造領(lǐng)域?qū)窕瘜W(xué)品的要求最高,技術(shù)難度最大。為了適應(yīng)電子信息產(chǎn)業(yè)微處理工藝技術(shù)水平不斷提高的趨勢(shì),并規(guī)范世界超凈高純 試劑的標(biāo)準(zhǔn),國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備與材料組織(SEMI)將超凈高純?cè)噭┌唇饘匐s質(zhì)、 控制粒徑、顆粒個(gè)數(shù)和應(yīng)用范圍等指標(biāo)制定國(guó)際等級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)。3.5.2 典型濕化學(xué)品制備電子級(jí)硝酸使用原料槽罐車將檢測(cè)合格后的硝酸原材料輸入原料罐,經(jīng)過(guò)連續(xù)蒸餾塔、粗過(guò)濾 系統(tǒng)、雙級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)和自動(dòng)灌裝系統(tǒng)等提純加工、高純檢測(cè)等工藝后,按照產(chǎn)品規(guī) 格檢測(cè),合格后填充入庫(kù)。電子級(jí)氫氟酸將合格的氫氟酸原料通過(guò)原料儲(chǔ)槽輸入蒸餾塔預(yù)經(jīng)處理后,經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)、過(guò)程產(chǎn)品檢 測(cè)粗過(guò)濾、精過(guò)濾、自動(dòng)灌成品檢驗(yàn)等過(guò)程合格后由成品槽罐車運(yùn)輸入庫(kù)。電子級(jí)氨水將檢測(cè)合格后的氨水原材料輸入粗過(guò)濾系統(tǒng),將氣體通過(guò)管路輸送至吸收塔,經(jīng)過(guò) 循環(huán)吸收后輸入混配罐,按照過(guò)程產(chǎn)品檢測(cè)合格后輸入粗過(guò)濾系統(tǒng)雙級(jí)過(guò)濾后輸入 精過(guò)濾系統(tǒng),檢測(cè)合格后輸入自動(dòng)灌裝系統(tǒng)灌裝,按照最終產(chǎn)品要求檢測(cè)合格后通 過(guò)水流包裝線包裝入庫(kù)。3.5.3 濕化學(xué)品市場(chǎng)情況目前全球濕化學(xué)品的市場(chǎng)主要分為三大塊:歐美企業(yè)、日本企業(yè)、以及韓國(guó)、中國(guó) 大陸和臺(tái)灣地區(qū)企業(yè)。w 歐美企業(yè):主要有德國(guó)巴斯夫(Basf)公司、美國(guó) Ashland 公司、美國(guó) Arch 化 學(xué)品公司、美國(guó)霍尼韋爾公司、AIR PRODUCTS、德國(guó) E.Merck 公司、美國(guó) Avantor Performance Materials 公司、ATMI 公司等。歐美企業(yè)占據(jù)全球 33%的 市場(chǎng)份額。w 日本企業(yè):主要企業(yè)包括關(guān)東化學(xué)公司、三菱化學(xué)、東京應(yīng)化、京都化工、日本 合成橡膠、住友化學(xué)、和光純藥工業(yè)(Wako)、 stella-chemifa 公司等。日本企 業(yè)占全球 27%的市場(chǎng)份額。w 韓國(guó)、中國(guó)大陸及臺(tái)灣地區(qū)企業(yè):三者占比總計(jì) 38%,其中韓國(guó)、臺(tái)灣企業(yè)在生 產(chǎn)技術(shù)上具有一定優(yōu)勢(shì),在高端市場(chǎng)領(lǐng)域與歐美、日本企業(yè)相比也有一定的競(jìng)爭(zhēng) 力。中國(guó)大陸濕電子化學(xué)品企業(yè)距世界整體水平還有一定距離,近年來(lái),包括格 林達(dá)在內(nèi)的濕電子化學(xué)品企業(yè)持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新,在個(gè)別領(lǐng)域已接近國(guó)際領(lǐng)先水平。受益于半導(dǎo)體、平板顯示以及太陽(yáng)能等下游產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,濕電子化學(xué)品近年的 發(fā)展也非常迅速。2018 年,全球濕電子化學(xué)品市場(chǎng)規(guī)模約 52.65 億美元。應(yīng)用量 方面,半導(dǎo)體市場(chǎng)應(yīng)用量約 132 萬(wàn)噸,平板顯示市場(chǎng)應(yīng)用量約 101 萬(wàn)噸,太陽(yáng)能電 池領(lǐng)域應(yīng)用達(dá) 74 萬(wàn)噸,三大市場(chǎng)應(yīng)用量共計(jì)達(dá)到 307 萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)到 2020 年,全 球濕電子化學(xué)品整體市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 58.5 億美元,在全球三大領(lǐng)域應(yīng)用量達(dá)到 388 萬(wàn)噸,復(fù)合增長(zhǎng)率約 12.42%。2018 年國(guó)內(nèi)濕電子化學(xué)品整體市場(chǎng)規(guī)模 79.62 億元,同比增速 4.09%,需求量約 為 90.51 萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)到 2020 年,國(guó)內(nèi)濕電子化學(xué)品市場(chǎng)規(guī)模有望突破 105 億元, 需求量也將達(dá)到 147.04 萬(wàn)噸。隨著國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)、平板顯示行業(yè)以及太陽(yáng)能行業(yè)的快速發(fā)展,濕電子化學(xué)品的 需求也迎來(lái)增長(zhǎng),促進(jìn)了整個(gè)濕電子化學(xué)品行業(yè)的迅速發(fā)展。2012 年國(guó)內(nèi)濕電子 化學(xué)品產(chǎn)量 18.7 萬(wàn)噸,2018 年產(chǎn)量達(dá)到 49.5 萬(wàn)噸,年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 17.61%。從下游領(lǐng)域需求細(xì)分情況來(lái)看,2018 年半導(dǎo)體行業(yè)濕電子化學(xué)品需求量為 28.27 萬(wàn)噸,平板顯示行業(yè)需求量為 34.08 萬(wàn)噸,太陽(yáng)能行業(yè)需求量為 28.16 萬(wàn)噸,相比 2017 年都有所增加,特別是平板顯示行業(yè),需求增加明顯。國(guó)內(nèi)濕電子化學(xué)品由于起步較晚,技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)水平有一定差距。但在某些 領(lǐng)域已經(jīng)具備一定的競(jìng)爭(zhēng)力。w 2018 年 4 月下旬,晶瑞化學(xué)依托下屬子公司年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸的優(yōu)質(zhì)工業(yè)硫酸原材料 優(yōu)勢(shì),并結(jié)合從日本三菱化學(xué)株式會(huì)社引進(jìn)的電子級(jí)硫酸先進(jìn)制造技術(shù),投資建 設(shè)年產(chǎn) 9 萬(wàn)噸/年的電子級(jí)硫酸項(xiàng)目。w 2018 年第三季度,湖北興福的電子級(jí)硫酸技術(shù)攻關(guān)取得重大突破,產(chǎn)品品質(zhì)超 越 SEMI C12 級(jí)別,與國(guó)際電子化學(xué)品最大供應(yīng)商巴斯夫的產(chǎn)品品質(zhì)處于同一級(jí) 別,并向部分國(guó)內(nèi) 12 英寸晶圓廠穩(wěn)定供貨。w 國(guó)內(nèi)濕電子化學(xué)品龍頭企業(yè)江化微,年產(chǎn) 8 萬(wàn)噸的超高純濕電子化學(xué)品生產(chǎn)基地 已達(dá)到國(guó)際規(guī)模水平。3.6 濺射靶材濺射靶材是物理氣相沉積(PVD)工藝步驟中所必需的材料,是制備薄膜的關(guān)鍵材 料。濺射工藝是利用離子源產(chǎn)生的離子,在真空中被加速形成告訴離子流,利用高 速粒子流轟擊固體表面,使得固體表面的原子脫離靶材沉積在襯底表面,從而形成 薄膜。這個(gè)薄膜的形成過(guò)程稱為濺射,被轟擊的固體被稱為濺射靶材。靶材是濺射 過(guò)程的核心材料。3.6.1 靶材分類濺射靶材種類繁多,依據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn),可以有不同的類別。濺射靶材可按形狀 分類、按化學(xué)成份分類以及按應(yīng)用領(lǐng)域分類。濺射靶材的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,由于應(yīng)用領(lǐng)域不同,濺射靶材對(duì)金屬材料的選擇和性能 要求都有所不同。其中,半導(dǎo)體芯片對(duì)靶材的技術(shù)要求最高,對(duì)金屬的純度、內(nèi)部 微觀結(jié)構(gòu)等都有極高的標(biāo)準(zhǔn)。3.6.2 靶材制備方法按生產(chǎn)工藝的不同,濺射靶材的制備可分為熔融鑄造法和粉末冶金法。熔融鑄造法熔融鑄造法是制備磁控濺射靶材的基本方法之一,常用的熔煉方法有真空感應(yīng)熔煉、 真空電弧熔煉和真空電子轟擊熔煉等。高純金屬如 Al、Ti、Ni、Cu、Co、Ta、Ag、 Pt 等具有良好的塑性,直接在原有鑄錠基礎(chǔ)上進(jìn)一步熔鑄后,進(jìn)行鍛造、軋制和熱 處理等熱機(jī)械化處理技術(shù)進(jìn)行微觀組織控制和坯料成型。與粉末冶金法相比,熔融鑄造法生產(chǎn)的靶材產(chǎn)品雜質(zhì)含量低,致密度高,但材料內(nèi) 部存在一定孔隙率,需后續(xù)熱加工和熱處理工藝降低其孔隙率。粉末冶金法粉末冶金法是目前濺射靶材的主要制備方法,具有容易獲得均勻細(xì)晶結(jié)構(gòu)、節(jié)約原 材料、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。通常,熔融鑄造法無(wú)法實(shí)現(xiàn)難熔金屬濺射靶材的制備。對(duì)于熔點(diǎn)和密度相差較大的兩種或兩種以上的金屬,采用普通的熔融鑄造法,一般 也難以獲得成分均勻的合金靶材。對(duì)于無(wú)機(jī)非金屬靶材、復(fù)合靶材,熔融鑄造法更 是無(wú)能為力,而粉末冶金法是解決制備上述靶材技術(shù)難題的最佳途徑。粉末冶金法制備靶材時(shí),其關(guān)鍵在于:一是選擇高純、超細(xì)粉末作為原料;二是選 擇能實(shí)現(xiàn)快速致密化的成形燒結(jié)技術(shù),以保證靶材的低孔隙,并控制晶粒度;三是 制備過(guò)程嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素的引入。3.6.3 靶材技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)提高濺射靶材利用率由于濺射離子不規(guī)則的作用關(guān)系,濺射靶材在濺射過(guò)程中容易產(chǎn)生不均勻的沖蝕現(xiàn) 象,從而造成濺射靶材的利用率普遍較低。近年來(lái),通過(guò)改善濺射機(jī)臺(tái)以及加強(qiáng)產(chǎn) 品研發(fā),使得濺射靶材的利用率有所提高,但仍然有很大的提升空間。如何濺射靶 材利用率是今后靶材研究的一個(gè)重要方向。精確控制濺射靶材晶粒晶向當(dāng)濺射靶材受到高速度能的離子束流轟擊時(shí),由于濺射靶材內(nèi)部空隙內(nèi)存在的氣體 突然釋放,造成大尺寸的濺射靶材微粒飛濺,這些微粒的出現(xiàn)會(huì)降低濺射薄膜的品 質(zhì)甚至導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢,例如在極大規(guī)模集成電路制作工藝過(guò)程中,每 150mm 直徑 硅片所能允許的微粒數(shù)必須小于 30 個(gè)。怎樣控制濺射靶材的晶粒,解決濺射過(guò)程 中的微粒飛濺現(xiàn)象成為濺射靶材的研發(fā)方向之一。在濺射過(guò)程中,濺射靶材中的原子容易沿著特定的方向?yàn)R射出來(lái),而濺射靶材的晶 向能夠?qū)R射速率和濺射薄膜的均勻性產(chǎn)生影響,最終決定產(chǎn)品的品質(zhì),因此,獲 得一定晶向的靶材結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。但要使濺射靶材內(nèi)部獲得一定晶向,存在較大的 難度,需要根據(jù)濺射靶材的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn),采用不同的成型方法,進(jìn)行反復(fù)的塑性 變形、熱處理工藝加以控制。濺射靶材向大尺寸、高純度化發(fā)展濺射靶材的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與下游應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)革新息息相關(guān),隨著應(yīng)用市場(chǎng)在薄 膜產(chǎn)品或元件上的技術(shù)進(jìn)步,濺射靶材也需要隨之變化。在下游應(yīng)用領(lǐng)域中,半導(dǎo) 體產(chǎn)業(yè)對(duì)濺射靶材和濺射薄膜的品質(zhì)要求最高,隨著更大尺寸的硅晶圓片制造出來(lái), 相應(yīng)地要求濺射靶材也朝著大尺寸方向發(fā)展,同時(shí)也對(duì)濺射靶材的晶粒晶向控制提 出了更高的要求。濺射薄膜的純度與濺射靶材的純度密切相關(guān),為了滿足半導(dǎo)體更 高精度、更細(xì)小微米工藝的需求,所需要的濺射靶材純度不斷攀升,甚至達(dá)到 99.9999%(6N)純度以上。3.6.4 靶材市場(chǎng)情況根據(jù)中國(guó)電子材料行業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì), 2016 年全球?yàn)R射靶材市場(chǎng)規(guī)模 113.6 億美元, 其中平板顯示領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模 38.1 億美元,占比 33.54%,半導(dǎo)體領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模 11.9 億,太陽(yáng)能領(lǐng)域規(guī)模 23.4 億美元。在濺射靶材領(lǐng)域,美國(guó)、日本企業(yè)占據(jù)全球市場(chǎng)主要份額。濺射靶材是典型的高技 術(shù)壁壘行業(yè),由于靶材起源發(fā)展于國(guó)外,高端產(chǎn)品被以美日為代表的國(guó)外企業(yè)所壟 斷。日礦金屬、霍尼韋爾、東曹、普萊克斯、住友化學(xué)、愛(ài)發(fā)科等占據(jù)全球靶材市 場(chǎng)主要份額。從國(guó)內(nèi)情況來(lái)看,2015 年國(guó)內(nèi)高純?yōu)R射靶材市場(chǎng)規(guī)模 153.5 億元,其中平板顯示 領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模達(dá)69.3億元,占比45.15%。近幾年隨著國(guó)內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展, 國(guó)內(nèi)晶圓廠迎來(lái)投建高峰,半導(dǎo)體材料領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模將得到快速增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)濺射靶材行業(yè)雖然起步晚,但在國(guó)家政策和資金的支持下,目前已有個(gè)別龍頭 企業(yè)在某些細(xì)分領(lǐng)域突破國(guó)外壟斷,依靠?jī)r(jià)格優(yōu)勢(shì)在國(guó)內(nèi)靶材市場(chǎng)占有一定份額。國(guó)內(nèi)濺射靶材企業(yè)主要有江豐電子、阿石創(chuàng)、有研新材等。其中,江豐電子的超高 純金屬濺射靶材產(chǎn)品已應(yīng)用于世界著名半導(dǎo)體廠商的先端制造工藝,在 7 納米技術(shù) 節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)批量供貨。3.7 CMP 拋光材料化學(xué)機(jī)械拋光(CMP,Chemical Mechanical Polishing)是集成電路制造過(guò)程中實(shí) 現(xiàn)晶圓表面平坦化的關(guān)鍵工藝。CMP 技術(shù)是使用效果最好,應(yīng)用最廣泛的平坦化 技術(shù),同時(shí)也是目前實(shí)現(xiàn)全局平坦化的唯一技術(shù)。CMP 工藝是機(jī)械拋光和化學(xué)拋光相結(jié)合的技術(shù)。單純的機(jī)械拋光表面一致性好, 平整度高,但表面容易出現(xiàn)損失;化學(xué)拋光速率快,表面光潔度高,損失低,但表 面平整度差。CMP 工藝則兩種拋光的完美結(jié)合,既可獲得較為完美的表面,又可 得到較高的拋光速率,得到的平整度比其他方法高兩個(gè)數(shù)量級(jí)。CMP 工藝通過(guò)表面化學(xué)作用和機(jī)械研磨技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)晶圓表面的平坦化,其工 作原理是通過(guò)各類化學(xué)試劑的化學(xué)作用,結(jié)合納米磨料的機(jī)械研磨作用,在一定壓 力下被拋光的晶圓對(duì)拋光墊做相對(duì)運(yùn)動(dòng),從而使得被拋光的晶圓表面達(dá)到高度平坦 化、低表面粗糙度和低缺陷的要求。CMP 工藝過(guò)程用到的材料有拋光液、拋光墊、調(diào)節(jié)器等,其中拋光液和拋光墊是 最核心的材料,占比分別為 49%和 33%。3.7.1 拋光液拋光液的主要成分包含研磨顆粒、各種添加劑和水,其中研磨顆粒主要為硅溶膠和 氣相二氧化硅。拋光液原料中添加劑的種類可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行配比,如金屬拋光 液中有金屬絡(luò)合劑、腐蝕抑制劑等,非金屬拋光液中有各種調(diào)節(jié)去除速率和選擇比 的添加劑。拋光液的核心技術(shù)是添加劑配方,這直接決定了最終的拋光效果。根據(jù)拋光的對(duì)象 不同,可以調(diào)整拋光液的配方,從而達(dá)到更好的拋光效果。目前,拋光液的配方是 各個(gè)公司的核心技術(shù),也是拋光液的技術(shù)壁壘所在。3.7.2 拋光墊拋光墊粘附在轉(zhuǎn)盤的上表面,它是在 CMP 中決定拋光速率和平坦化能力的一個(gè)重 要部件。為了能控制磨料,拋光墊通常用聚亞胺脂做成,因?yàn)榫蹃啺分邢窈>d一 樣的機(jī)械特性和多孔吸水特性。拋光墊中的小孔能幫助傳輸磨料和提高拋光均勻性。拋光墊表面會(huì)變得平坦和光滑,達(dá)到一種光滑表面的狀態(tài),這種光滑表面的拋光墊 不能保存拋光磨料,會(huì)顯著降低拋光速率。因此拋光墊要求進(jìn)行定期修整來(lái)降低光 滑表面的影響。修整的目的是要在拋光墊的壽命期間獲得一致的拋光性能。CMP 技術(shù)中,在拋光墊的壽命期間,控制拋光墊的性質(zhì)以保證重復(fù)的拋光速率是 一項(xiàng)最大的挑戰(zhàn)。拋光速率是在平坦化過(guò)程中材料被去除的速度,單位通常是納米 每分鐘。拋光墊的技術(shù)壁壘主要是溝槽的設(shè)計(jì)及提高使用壽命。溝槽使得拋光過(guò)程中的碎屑 更容易流走,從而得到更為平整的硅片表面。拋光墊由于是消耗品,所以提高使用 壽命能降低工藝成本。3.7.3 CMP 拋光材料市場(chǎng)情況根據(jù) Cabot Microelectronics 官網(wǎng)公開披露的資料,2016 年、2017 年和 2018 年全 球化學(xué)機(jī)械拋光液市場(chǎng)規(guī)模分別為 11.0 億美元、12 億美元和 12.7 億美元,預(yù)計(jì)2017-2020 年全球 CMP 拋光液材料市場(chǎng)規(guī)模年復(fù)合增長(zhǎng)率為 6%。拋光墊方面, 2016-2018 年全球化學(xué)機(jī)械拋光墊市場(chǎng)規(guī)模分別為 6.5 億美元、7 億美元和 7.4 億 美元。全球化學(xué)機(jī)械拋光液市場(chǎng)主要被美國(guó)和日本企業(yè)壟斷,主要企業(yè)包括美國(guó)的 Cabot Microelectronics、Versum 和日本的 Fujifilm 等。其中,2017 年,Cabot Microelectronics 是全球拋光液市場(chǎng)的龍頭企業(yè),市占率最高,但已經(jīng)從 2000 年的 約 80%下降至 2017 年的約 35%。國(guó)內(nèi)方面,在高端半導(dǎo)體領(lǐng)域用拋光液領(lǐng)域,安 集科技是龍頭企業(yè)。公司已完成銅及銅阻擋層等不同系列 CMP 拋光液產(chǎn)品的研發(fā) 及產(chǎn)業(yè)化,部分產(chǎn)品技術(shù)水平處于國(guó)際先進(jìn)地位。在拋光墊方面,全球市場(chǎng)幾乎被美國(guó)陶氏所壟斷,陶氏占據(jù)- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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