近日,我国在半导体专用光刻胶领域实现重大突破,成功打破国外技术垄断局面。
一直以来,我国光刻胶的国产化率仍然较低,特别是在高端的半导体光刻胶如KrF和ArF光刻胶和面板光刻胶领域,国产化率不足50%,而EUV光刻胶几乎全部依赖进口。
近年来,随着本土厂商加速国产化进程,国产光刻胶领域陆续实现新的突破,这将有望带动我国半导体相关产业链的成长,对于半导体国产化替代有着重大意义。
配方全自主设计
对标国际主流产品
10月15日,据武汉东湖新技术开发区管理委员会(中国光谷)发文称,武汉太紫微光电科技有限公司(以下简称“太紫微公司”)推出的T150 A光刻胶产品,已通过半导体工艺量产验证,实现配方全自主设计,有望开创国内半导体光刻制造新局面。
武汉东湖新技术开发区官宣:国产光刻胶通过量产验证
据介绍,该产品对标国际头部企业主流KrF光刻胶系列。相较于国外同系列被称为“妖胶”的产品UV1610,T150 A在光刻工艺中表现出的极限分辨率达120nm,且工艺宽容度更大,稳定性更高,坚膜后烘留膜率优秀,其对后道刻蚀工艺表现更为友好,通过验证发现T150 A中密集图形经过刻蚀,下层介质的侧壁垂直度表现优异。
T150 A产品展示
据公开资料显示,太紫微公司成立于2024年5月31日,由华中科技大学武汉光电国家研究中心团队创立。团队立足于关键光刻胶底层技术研发,在电子化学品领域深耕二十余载。
太紫微企业负责人、华中科技大学武汉光电国家研究中心教授朱明强表示:“以原材料的开发为起点,最终获得具有自主知识产权的配方技术,这只是个开始,我们团队还会发展一系列应用于不同场景下的KrF与ArF光刻胶,为国内相关产业带来更多惊喜。”
“无论是从国内半导体产业崛起的背景来看,还是从摩尔定律演变的规律展望未来,‘百家争鸣’的局面已形成,光刻领域还会有很多新技术、新企业破茧成蝶,但拥有科技创新的力量是存活下去的必要前提。”太紫微外聘专家顾问表示。
光刻工艺最重要耗材
市场长期被外企垄断
光刻胶是光刻工艺最重要的耗材,其性能决定了加工成品的精密程度和良品率,而光刻工艺又是芯片制造过程中的关键流程,因此光刻胶在整个电子元器件加工产业,都有着至关重要的地位。
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。
光刻胶作用原理示意图
作为芯片制造过程中的关键材料,光刻胶对半导体器件的精确制造具有决定性的影响。光刻工艺包括涂胶、曝光和显影三个基本步骤,这一过程中,光刻胶作为图形转移的介质,通过光化学反应,将所需的微细图形从掩模版转移到待加工基片上,实现选择性刻蚀。
按照曝光波长不同,半导体光刻胶可分为紫外宽谱(300-450nm)、g 线(436nm)、i 线(365nm)、KrF(248nm)、ArF(193nm)、EUV(<13.5nm)等 6 个主要品类。
光刻胶分类(资料来源:公开资料、果壳硬科技整理)
光刻胶是一种高度精密且经过精心设计的配方产品,融合了树脂、光引发剂、单体及多种添加剂等具有不同特性的原材料,并通过一系列复杂的生产工艺制造而成。为确保产品的卓越品质与稳定性,制造商必须掌握性能评估技术、严谨的生产管理体系、洁净室生产技术以及微量分析等关键技术。
此外,光刻胶的生产过程需要大量的研发投资和技术积累,其成本相对较高。鉴于光刻胶市场规模相对较小,行业集中度极高,仅有少数几家企业能够在该领域立足并持续发展。
时至今日,光刻胶领域仍然被日本企业垄断,核心技术被严格掌握在日韩及欧美企业手中。目前全球范围内,主要的光刻胶生产商包括日本的JSR、东京应化、信越化学、富士电子,美国的陶氏化学,以及韩国的东进世美肯等。
全球光刻胶厂商市场份额
西部证券指出,我国半导体光刻胶市场超90%主要依赖进口,其中KrF、ArF光刻胶对外依赖最为严重,国产化率均仅在1%水平。
国产光刻胶发展现状如何
根据公开数据显示,2023年全球半导体光刻胶(包括EUV光刻胶、ArF光刻胶、KrF光刻胶、i/g-Line光刻胶)市场规模为24.91亿美元,预计2024年全球光刻胶市场规模为50亿美元。与此同时,中国光刻胶市场也在不断增长,2022年中国光刻胶市场规模约为98.6亿元,2023年增长至约109.2亿元,预计2024年将达到114.4亿元。
尽管光刻胶市场规模并不是很大,但其重要性却不容小觑。
相对来说,国内光刻胶领域厂商起步较晚,但目前正处于国产化的快速发展阶段,国内多家厂商已逐步开始布局KrF光刻胶布局。实现光刻胶的国产替代也是中国大陆半导体产业摆脱“卡脖子”的关键。
目前,彤程新材、华懋科技、晶瑞电材、上海新阳等国内企业已经开始布局G/I线、KrF和ArF光刻胶的研发和生产。
国产光刻胶厂商汇总(来源:电巢整理)
10月18日,晶瑞电材在互动平台表示,公司子公司瑞红苏州拥有紫外宽谱系列光刻胶、g线系列光刻胶、i线系列光刻胶等近百种型号半导体光刻胶量产供应市场,在高端光刻胶方面,已有多款KrF光刻胶量产,ArF光刻胶多款产品已向客户送样。
晶瑞电材光刻胶产品介绍(来源:公司官网)
对于此次太紫微公司的最新突破,有业内人士分析称,国产对标国外厂商UV1610产品的光刻胶量产确实是个好消息。不过,在KrF系列光刻胶产品中,T150 A对标的UV1610产品算是“很常用的胶”,门槛不算高,但由于常用所以需求量会比较大。
从市场竞争情况来看,“UV1610这一款产品,实际留给其他厂商的市场空间并不多。”据上述人士称,目前北京科华直接代理了UV1610的原厂,主要为原厂提供代工,其他厂商“玩不了”。而徐州博康主打配方和生产“全国产”,有能力做UV1610,不过目前重心更多放在BARC(底部抗反射涂层)产品上。
其进一步指出,太紫微光宣称其产品已经成功通过了半导体工艺的量产验证阶段,且所有配方均为自主研发设计。然而,产品的最终成效还需依赖于市场与客户的实际反馈来评判。据相关介绍,光刻胶产品在客户端的验证流程一般需要耗时2年。
相信在国内企业和科研人员努力之下,我国国产光刻胶国产化率将加速提升,逐步突破技术壁垒,最终彻底摆脱外企垄断局面。
资料来源:
https://www.wehdz.gov.cn/2022/ggxw_68627/cydt_68630/202410/t20241015_2469022.shtml
http://www.jingrui-chem.com.cn/gkj.html
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1807951903466264724&wfr=spider&for=pc