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2021年中国光刻胶市场技术发展趋势

发布日期:2021-02-06

上一篇,我们为大家分享了《光刻胶理论:什么是光刻胶?》一文,介绍了光刻胶的基本概念,本篇我们继续为大家介绍分享2021年“光刻胶技术发展趋势”。

光刻胶是微电子技术中微细图形加工的关键材料之一,特别是近年来大规模和超大规模集成电路的发展,更是大大促进了光刻胶的研究开发和应用。光刻胶已经成为半导体领域的关键材料之一。我国自主的光刻胶产业发展,也是我国芯片产业自强打破国外垄断征程上的重要一环。

什么是光刻胶

光刻胶也叫光阻或光阻剂,顾名思义,是用来挡光的,它是一种对光敏感的物质,通过特定光源(如紫外光、离子束等)照射,会发生局部溶解度的变化。光刻胶分为负性胶和正性胶,光照过后变得不可溶的是负胶,反之叫正胶,正胶相对普及一些。

鉴于光刻胶的这种特性,可以用来在纳米级的芯片上蚀刻线路图。我们可以在硅晶圆片上布置一层仅几纳米厚的金属层,然后在上面涂一层光刻胶。然后我们可以用光把掩膜板,也就是类似“底片”上的电路图,照射到光刻胶上,让需要蚀刻的部位受光,需要保留的部位不受光,这就是所谓的“光刻”工艺。

接着,用显影液把受光的区域洗掉,掩膜板上设计好的线路图就这么“复制”到硅晶圆片上了。那些暴露出来的金属层就可以继续用来加工处理,而未溶解的光刻胶则保护其他部分不受影响。

所以,要把纳米级的精细电路图“画”到硅片上,就离不开光刻工艺,更离不开光刻胶材料。光刻工艺耗费的成本占总成本的35%,和硅片本身的成本比例(38%)差不多,耗费的时间更是达到总工艺的一半,是半导体生产的最关键环节。

其中,光刻胶及其辅助材料耗费的成本占比并不高,分别是5%和7%,但其中的关键性、重要性,不能用材料价值来衡量。其技术难点在于精密度,比如在晶圆片上涂胶时,误差不能超过0.01微米(约10纳米),胶体每升含有的金属杂质必须少于0.1微克,颗粒个数更是几乎不能有。

而且光刻胶的研究需要昂贵的曝光机,光刻过程需要光刻机等设备,荷兰ASML光刻机一台高达1亿美元,1年仅能制作20几台。光刻胶的分类和技术趋势光刻胶的分类很多,按照显示效果,可分为前面提到的正性和负性光刻胶;按照化学结构分类,可分为光聚合型、光分解型、光交联型和化学放大型。

国内专注负型光刻胶研发企业邦得凌认为,比较重要的是按曝光波长分类,因为这体现了加工的分辨率,也反映出未来光刻胶的技术趋势。按照曝光波长分类,可分为:紫外光刻胶(300~450nm)深紫外光刻胶(160~280nm)极紫外光刻胶(EUV,13.5nm)电子束光刻胶离子束光刻胶X射线光刻胶通常来说,波长越短,加工分辨率越佳,所以随着芯片制程工艺的不断进步,对光刻胶分辨率的要求也越来越高,从微米级到现在纳米级的蚀刻,甚至将来可能到原子级的蚀刻。

总体上,光刻胶的技术发展趋势是波长将会越来越短。

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