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半导体制造产业链的三大类材料有哪些?(二)制造材料

中诺新材 2023-11-24 5:21:34

02 制造材料

抛光材料

半导体中的抛光材料一般是指CMP化学机械抛光过程中用到的材料,CMP抛光是实现晶圆全局均匀平坦化的关键工艺。

抛光材料一般可以分为抛光垫、抛光液、调节器和清洁剂,其中前二者最为关键。抛光垫的材料一般是聚氨酯或者是聚酯中加入饱和的聚氨酯,抛光液一般是由超细固体粒子研磨剂(如纳米级二氧化硅、氧化铝粒子等)、表面活性剂、稳定剂、氧化剂等组成。

光刻胶

光刻胶又称光致抗蚀剂,是一种对光敏感的混合液体。其组成部分包括:光引发剂(包括光增感剂、光致产酸剂)、光刻胶树脂、单体、溶剂和其他助剂。光刻胶可以通过光化学反应,经曝光、显影等光刻工序将所需要的微细图形从光罩(掩模版)转移到待加工基片上。依据使用场景,这里的待加工基片可以是集成电路材料,显示面板材料(LCD)或者印刷电路板(PCB)。光刻胶根据化学反应原理不同,可以分为正型光刻胶和负型光刻胶。

从技术难度来看:PCB光刻胶<LCD光刻胶<半导体光刻胶;相应的国产化比重也越来越低。

光刻胶所属的微电子化学品是电子行业与化工行业交叉的领域,是典型的技术密集行业。从事微电子化学品业务需要具备与电子产业前沿发展相匹配的关键生产技术,如混配技术、分离技术、纯化技术以及与生产过程相配套的分析检验技术、环境处理与监测技术等。光刻胶的技术壁垒包括配方技术,质量控制技术和原材料技术。配方技术是光刻胶实现功能的核心,质量控制技术能够保证光刻胶性能的稳定性而高品质的原材料则是光刻胶性能的基础。

掩膜版

业内又称光罩、光掩模版、光刻掩膜版,英文名称MASK或PHOTOMASK,材料:石英玻璃、金属铬和感光胶,该产品是由石英玻璃作为衬底,在其上面镀上一层金属铬和感光胶,成为一种感光材料,把已设计好的电路图形通过电子激光设备曝光在感光胶上,被曝光的区域会被显影出来,在金属铬上形成电路图形,成为类似曝光后的底片的光掩模版,然后应用于对集成电路进行投影定位,通过集成电路光刻机对所投影的电路进行光蚀刻,其生产加工工序为:曝光,显影,去感光胶,最后应用于光蚀刻。


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光刻是半导体的核心技术部分


溅射靶材

溅射薄膜制备的源头材料,又称溅射靶材,特别是高纯度溅射靶材应用于电子元器件制造的物理气相沉积(Physical_Vapor_Deposition,PVD)工艺,是制备晶圆、面板、太阳能电池等表面电子薄膜的关键材料。真空状态下,用加速的离子轰击固体表面,离子和固体表面原子交换动量,使固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面形成所需要的薄膜,这一过程称为溅射。被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜的源材料,通常称为靶材。

半导体芯片的单元器件内部由衬底、绝缘层、介质层、导体层及保护层等组成,其中,介质层、导体层甚至保护层都要用到溅射镀膜工艺。集成电路领域的镀膜用靶材主要包括铝靶、钛靶、铜靶、钽靶、钨钛靶等,要求靶材纯度很高,一般在5N(99.999%)以上。


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高纯靶材


湿化学品

湿电子化学品,也通常被称为超净高纯试剂,是指用在半导体制造过程中的各种高纯化学试剂。按照用途可以被分为通用化学品和功能性化学品,其中通用化学品一般是指高纯度的纯化学溶剂,例如高纯的去离子水、氢氟酸、硫酸、磷酸、硝酸等较为常见的试剂。

在制造晶圆的过程中,主要使用高纯化学溶剂去清洗颗粒、有机残留物、金属离子、自然氧化层等污染物。功能性化学品是指通过复配手段达到特殊功能、满足制造过程中特殊工艺需求的配方类化学品,例如显影液、剥离液、清洗液、刻蚀液等,经常使用在刻蚀、溅射等工艺环节。

电子特气

电子特气是指在半导体芯片制备过程中需要使用到的各种特种气体,按照气体的化学成分可以分为通用气体和特种气体。另外按照用途也可以分为掺杂气体、外延用气体、离子注入气、发光二极管用气、刻蚀用气、化学气相沉积气和平衡气。与高纯试剂类似,电子特气对气体纯度的要求也极高,基本上都要求ppt级别以下的杂质含量。这是因为IC电路的尺寸已经达到纳米级别,气体中任何微量残存的杂质都有可能造成半导体短路或者线路损坏。


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