常用的半導(dǎo)體材料有哪些

1、常用的半導(dǎo)體材料有哪些？晶圓初入半導(dǎo)體行業(yè)為了盡快入門，我們必須對這個行業(yè)的主要物料做一個詳細(xì)的了解， 因為制造業(yè)的結(jié)構(gòu)框架是人機料法環(huán)測。 物料是非常關(guān)鍵的一部分，特別是對于半導(dǎo)體這類被人家卡脖子的行業(yè)更要牢記于心， 盡快擺 脫西方的圍堵， 但是基礎(chǔ)材料這塊需要長時間的積累， 短期我們很難扭轉(zhuǎn)當(dāng) 下這種憋屈的局面。在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中，材料和設(shè)備是基石， 是推動集成電路技術(shù)創(chuàng)新的引擎。 半導(dǎo)體材料在產(chǎn)業(yè)鏈中處于上游環(huán)節(jié)， 和半導(dǎo)體設(shè)備一樣， 也是芯片制造的 支撐性行業(yè)，所有的制造和封測工藝都會用到不同的半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體材料一般均具有技術(shù)門檻高、 客戶認(rèn)證周期長、 供應(yīng)鏈上下游聯(lián) 系緊密、行業(yè)集中

2、度高、 技術(shù)門檻高和產(chǎn)品更新?lián)Q代快的特點， 目前高端產(chǎn) 品市場份額多為海外企業(yè)壟斷， 國產(chǎn)化率較低， 寡頭壟斷格局一定程度制約了國內(nèi)企業(yè)快速發(fā)展。華為事件的發(fā)生發(fā)展告訴我們半導(dǎo)體材料國產(chǎn)替代 已經(jīng)非常緊迫了。半導(dǎo)體材料細(xì)分行業(yè)多，芯片制造工序中各單項工藝均配套相應(yīng)材 料。按應(yīng)用環(huán)節(jié)劃分， 半導(dǎo)體材料主要可分為制造材料和封裝材料。 在晶圓 制造材料中，硅片及硅基材料占比最高， 約占 31%，其次依次為光掩模板 14%， 電子氣體 14%，光刻膠及其配套試劑 12%，CMP拋光材料 7%，靶材 3%，以及 其他材料占 13%。在半導(dǎo)體封裝材料中，封裝基板占比最高，占 40%。其次依次為引線 框架

3、15%、鍵合絲 15%、包封材料 13%、陶瓷基板 11%、芯片粘合材料 4%、 以及其他封裝材料 2%。封裝材料中的基板的作用是保護(hù)芯片、物理支撐、 連接芯片與電路板、 散熱。陶瓷封裝體用于絕緣打包。 包封樹脂粘接封裝載 體、同時起到絕緣、 保護(hù)作用。 芯片粘貼材料用于粘結(jié)芯片與電路板。 封裝 方面相對難度要低一點，所以我們國家的半導(dǎo)體企業(yè)主要集中在封測這一 后工藝領(lǐng)域。半導(dǎo)體材料中前端材料市場增速遠(yuǎn)高于后端材料，前端材料的增長 歸功于各種前端技術(shù)的積極使用， 如極紫外 (EUV)曝光，原子層沉積 (ALD)和 等離子體化學(xué)氣相沉積 (PECVD等) 。晶圓制造是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中重要一環(huán)，生產(chǎn)過

4、程中會涉及多種材料。硅片是制造半導(dǎo)體芯片最重要的基本材料， 貫穿整個晶圓制造過程。 是 以單晶硅為材料制造的片狀物體，在半導(dǎo)體硅片上可布設(shè)晶體管及多層互 聯(lián)線，使之成為具有特定功能的集成電路或半導(dǎo)體器件產(chǎn)品。根據(jù)細(xì)分產(chǎn)品銷售情況， 2018 年硅片占晶圓制造材料市場比值為 38%， 比重為相關(guān)材料市場第一位。 雖然半導(dǎo)體材料已經(jīng)發(fā)展到第三代， 但由于制 備工藝、后續(xù)加工及原料來源等因素影響， 硅材料依然是主流半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體硅片的尺寸 （以直徑計算）主要有 100m（m4 英寸）及以下、150mm （6英寸）、 200mm（ 8英寸）、 300mm（12 英寸）與 450mm（18英寸）等規(guī)

5、 格。半導(dǎo)體硅片的直徑越大， 在單片硅片上可制造的芯片數(shù)量就越多， 單位 芯片的成本隨之降低。半導(dǎo)體硅片正在不斷向大尺寸的方向發(fā)展。隨著晶圓制造產(chǎn)業(yè)逐漸往國內(nèi)轉(zhuǎn)移，國內(nèi)晶圓制造材料企業(yè)在面臨挑 戰(zhàn)的同時也迎來重大機遇。濺射靶材是芯片中制備薄膜的元素級材料，通過磁控進(jìn)行精準(zhǔn)放置。高純?yōu)R射靶材包括鋁靶、 鈦靶、鉭靶、鎢鈦靶等， 這些產(chǎn)品主要應(yīng)用于 超大規(guī)模集成電路芯片、液晶面板、薄膜太陽能電池制造的物理氣相沉積 （PVD）工藝。在濺射靶材領(lǐng)域， 美國、日本企業(yè)占據(jù)全球市場主要份額。 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)展于國外， 高端產(chǎn)品被以美日為代 表的國外企業(yè)所壟斷。 日礦金屬、

6、 霍尼韋爾、東曹、普萊克斯、住友化學(xué)、 愛發(fā)科等占據(jù)全球靶材市場主要份額。國內(nèi)濺射靶材行業(yè)雖然起步晚， 但在國家政策和資金的支持下， 目前已 有個別龍頭企業(yè)在某些細(xì)分領(lǐng)域突破國外壟斷，依靠價格優(yōu)勢在國內(nèi)靶材 市場占有一定份額。國內(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)點實現(xiàn)批量供貨。光刻膠是將掩模版上的圖形轉(zhuǎn)移到硅片上的關(guān)鍵材料。光刻膠基于應(yīng)用領(lǐng)域不同一般可以分為半導(dǎo)體集成電路 （IC）光刻膠、 PCB光刻膠以及 LCD光刻膠三個大類。 根據(jù)中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示， 全球 光刻膠

7、市場仍主要被日本合成橡膠、東京日化（ TOK）、羅門哈斯、信越化 學(xué)、富士電子材料等化工寡頭壟斷，行業(yè)前七大廠商合計市占率達(dá)97.9%，行業(yè)高度集中。目前國內(nèi)集成電路用 i 線光刻膠國產(chǎn)化率 10%左右，集成電路用 KrF 光 刻膠國產(chǎn)化率不足 1%，ArF 干式光刻膠、 ArFi 光刻膠全部依賴進(jìn)口。我國光刻膠及配套化學(xué)品的研究始于 20 世紀(jì) 70 年代，但目前我國在 該行業(yè)與國際先進(jìn)水平相比有較大差距， 造成差距主要原因系： 一方面，高 端光刻膠樹脂合成及光敏劑合成技術(shù)與國際水平相比還有一定距離；另一 方面，高端光刻膠的研究需要匹配昂貴的曝光機和檢測設(shè)備， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般 科研單位所能承受

8、的范圍。 目前，國內(nèi)高端光刻膠產(chǎn)品尚需依賴進(jìn)口， 所以 這次美國卡死了臺積電，華為就沒有更好的辦法了。CMP拋光液和拋光墊，通過化學(xué)反應(yīng)與物理研磨實現(xiàn)大面積平坦化在拋光墊方面， 全球市場幾乎被美國陶氏所壟斷， 陶氏占據(jù)了全球拋光 墊市場 約 79%的市場份 額 。 國外 其他拋光 墊生 產(chǎn)商 有 美國 的 Cabot Microelectronics 、日本東麗、 臺灣三方化學(xué)等。 目前國內(nèi)從事拋光墊材料 生產(chǎn)研究的只有兩家企業(yè)：鼎龍股份和江豐電子。電子氣體的作用是氧化，還原和除雜。目前空氣化工集團(tuán)、 液化空氣集團(tuán)、 大陽日酸株式會社、 普萊克斯集 團(tuán)、林德集團(tuán)等國外氣體公司的市場占比超過 80%。以華特股份為代表的國 內(nèi)氣體公司通過多年持續(xù)的研發(fā)和投入，已陸續(xù)實現(xiàn) IC 用高純二氧化碳、 高純六氟乙烷、光刻氣等多