集成电路(IC)制造过程中需要用到多种电子化学品和材料,这些材料约占整个集成电路制造成本的20%。根据制造流程,主要可分为以下几大类:
一、晶圆制造材料
1. 硅片(硅基材)
硅片是集成电路的基础材料,用于晶圆制造。半导体硅片需要具备高纯度和完美的晶体结构。
2. 光刻胶(光致抗蚀剂)
光刻胶是集成电路制造中的关键材料,用于微细图形加工。按曝光光源可分为:
类型应用领域
g线光刻胶传统集成电路
i线光刻胶传统集成电路
KrF光刻胶深紫外光刻
ArF光刻胶先进制程
EUV光刻胶先进制程(7nm及以下)
市场格局:日本东京应化占27%、合成橡胶占16%、Sumitomo占21%
3. 掩模板
用于光刻工艺中的图形转移,是芯片制造的关键模具。
二、湿电子化学品(工艺化学品)
湿电子化学品又称超净高纯试剂,是晶圆制造中用量最大的化学材料。
1. 通用湿电子化学品(占比约88%)
化学品用途需求占比
过氧化氢清洗、氧化16.7%
氢氟酸蚀刻、清洗16.0%
硫酸清洗、蚀刻15.3%
磷酸蚀刻-
盐酸清洗、金属去除-
硝酸蚀刻、清洗-
2. 功能性湿电子化学品
类型用途
显影液曝光后显影
剥离液去除光刻胶
清洗液去除颗粒、有机残留物
蚀刻液图形转移蚀刻
3. 纯度要求
集成电路制程越先进,对湿电子化学品的纯度要求越高:
G1级:光伏电池、LED
G2级:液晶显示器
G3级:集成电路(8英寸及以下)
G4级:先进集成电路(12英寸)
三、CMP抛光材料
化学机械抛光(CMP)是晶圆表面平坦化的关键技术。
1. 抛光液
作用:通过化学和机械作用实现晶圆表面抛光
组成:研磨颗粒、添加剂、分散剂等
市场占比:约占CMP材料的50%
2. 抛光垫
作用:承载抛光液,传递压力
材质:聚氨酯发泡体
技术难点:沟槽设计、使用寿命
3. 其他CMP材料
钻石碟
抛光清洁剂
四、电子特种气体
电子特种气体在集成电路制造中用于沉积、蚀刻、掺杂等工艺。
1. 通用气体
气体用途
N₂稀释气、保护气
H₂还原气、载气
Ar稀释气、等离子气
O₂氧化反应
2. 刻蚀气体
气体用途
NF₃等离子刻蚀
CF₄等离子刻蚀
SF₆等离子刻蚀
C₃F₈等离子刻蚀
3. 掺杂气体
气体用途
硼烷p型掺杂
磷烷n型掺杂
砷烷n型掺杂
五、溅射靶材
靶材用于物理气相沉积(PVD)工艺,形成金属薄膜。
1. 主要类型
靶材应用
铝靶布线材料
铜靶先进制程布线
钛靶阻挡层
钨靶接触孔
钽靶阻挡层
2. 技术要求
高纯度(99.999%以上)
均匀的晶粒结构
良好的致密度
六、封装材料
集成电路封装用材料用于芯片保护、电气连接和散热。
材料类型用途
环氧塑封料芯片外壳封装
键合丝芯片与引线框架连接
引线框架芯片支撑和电气连接
陶瓷封装材料高可靠性封装
焊球BGA封装
七、市场规模与国产化
1. 产业链位置
复制
集成电路制造流程
├── 硅片 → 光刻胶 → 掩模板
├── 湿电子化学品(清洗、蚀刻)
├── 电子特种气体(沉积、掺杂)
├── CMP抛光材料(抛光)
├── 溅射靶材(金属沉积)
└── 封装测试 → 封装材料
2. 国产化情况
品类国产化率
电子气体较高
湿电子化学品约45%
抛光液/垫逐步提升
光刻胶较低(特别是先进制程)
靶材逐步突破
总结:集成电路制造需要多种电子化学品,涵盖硅片、光刻胶、湿电子化学品、特种气体、CMP材料、靶材、封装材料等大类,形成了完整的产业链支撑体系。

