半導(dǎo)體材料作為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上游的重要環(huán)節(jié),在芯片的生產(chǎn)制造過(guò)程中起到關(guān)鍵性作用。根據(jù)芯片制造過(guò)程劃分,半導(dǎo)體材料主要分為基體材料、制造材料和封裝材料。其中,基體材料主要用來(lái)制造硅晶圓或化合物半導(dǎo)體;制造材料主要是將硅晶圓或化合物半導(dǎo)體加工成芯片所需的各類(lèi)材料;封裝材料則是將制得的芯片封裝切割過(guò)程中所用到的材料。
制造材料
1、光刻膠
光刻膠是光刻工藝的核心材料,其主要是通過(guò)紫外光、準(zhǔn)分子激光、電子束、離子束、X 射線等光源的照射或輻射,其溶解度發(fā)生變化的耐蝕刻材料。按照下游應(yīng)用場(chǎng)景不同,光刻膠可分為半導(dǎo)體光刻膠、LCD 光刻膠和PCB光刻膠。從組成成分來(lái)看,光刻膠主要成分包括光刻膠樹(shù)脂、感光劑、溶劑和添加劑等。
在光刻工藝中,光刻膠被涂抹在襯底上,光照或輻射通過(guò)掩膜板照射到襯底后,光刻膠在顯影溶液中的溶解度便發(fā)生變化,經(jīng)溶液溶解可溶部分后,光刻膠層形成與掩膜版wan全相同的圖形,再通過(guò)刻蝕在襯底上完成圖形轉(zhuǎn)移。根據(jù)下游應(yīng)用的不同,襯底可以為印刷電路板、面板和集成電路板。光刻工藝是半導(dǎo)體制造中的核心工藝。
2、濺射靶材
靶材是制備電子薄膜材料的濺射工藝*不可少的原材料。濺射工藝主要利用離子源產(chǎn)生的離子,在真空中加速聚集成高速度流的離子束流,轟擊固體表面,使固體表面的原子離開(kāi)固體并沉積在基底表面,被轟擊的固體稱(chēng)為濺射靶材。
濺射靶材主要應(yīng)用于半導(dǎo)體、平板顯示和太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域。半導(dǎo)體對(duì)靶材的金屬純度和內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)要求最高,通常要求達(dá)到99.9995%(5N5)以上,平板顯示器、太陽(yáng)能電池的金屬純度要求相對(duì)較低,分別要求達(dá)到99.999%(5N)、99.995%(4N5)以上。
3、拋光材料
化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)其工作原理是在一定壓力及拋光液的存在下,被拋光的晶圓片與拋光墊做相對(duì)運(yùn)動(dòng),借助納米磨料的機(jī)械研磨作用與各類(lèi)化學(xué)試劑的化學(xué)作用之間有機(jī)結(jié)合,使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。
拋光墊和拋光液是最主要的拋光材料,其中,拋光液是一種不含任何硫、磷、氯添加劑的水溶性拋光劑,主要起到拋光、潤(rùn)滑、冷卻的作用,而拋光墊主要作用是存儲(chǔ)、傳輸拋光液,對(duì)硅片提供一定壓力并對(duì)其表面進(jìn)行機(jī)械摩擦,是決定表面質(zhì)量的重要輔料。
4、電子特氣
電子特種氣體(簡(jiǎn)稱(chēng)“電子特氣")是僅次于硅片的第二大半導(dǎo)體原材料,下游應(yīng)用廣泛。電子特氣是指用特殊工藝生產(chǎn)并在特定領(lǐng)域中應(yīng)用的,在純度、品種、性能等方面有特殊要求的純氣、高純氣或由高純單質(zhì)氣體配置的二元或多元混合氣(具體產(chǎn)品如下圖所示)。電子特氣是電子工業(yè)中的關(guān)鍵性化工材料,下游應(yīng)用涵蓋半導(dǎo)體、顯示面板、光纖光纜、光伏、新能源汽車(chē)、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。
5、掩膜版
又稱(chēng)為光罩、光掩膜、光刻掩膜版,是半導(dǎo)體芯片光刻過(guò)程中的設(shè)計(jì)圖形的載體,通過(guò)光刻和刻蝕,實(shí)現(xiàn)圖形到硅晶圓片上的轉(zhuǎn)移。通常根據(jù)需求不同,選擇不同的玻璃基板。
6、濕電子化學(xué)品
又稱(chēng)為超凈高純?cè)噭饕糜诎雽?dǎo)體制造過(guò)程中的各種高純化學(xué)試劑。按照用途可分為通用濕電子化學(xué)品和功能性濕電子化學(xué)品,其中通用濕電子化學(xué)品一般是指高純度的純化學(xué)溶劑,如高純?nèi)ルx子水、氫氟酸、硫酸、磷酸、硝酸等較為常見(jiàn)的試劑。功能性濕電子化學(xué)品是指通過(guò)復(fù)配手段達(dá)到特殊功能、滿足制造過(guò)程中特殊工藝需求的配方類(lèi)化學(xué)品,如顯影液、剝離液、清洗液、刻蝕液等,經(jīng)常使用在刻蝕、濺射等工藝環(huán)節(jié)。在晶圓制造過(guò)程中,主要使用高純化學(xué)溶劑去清洗顆粒、有機(jī)殘留物、金屬離子、自然氧化層等污染物。