晶圓製造環節中最核心的高難度材料是什麼?

晶圓製造環節中最核心的高難度材料是什麼？

李倩 發表於 2018-06-15 11:40:26

半導體材料可以分為晶圓材料和封裝材料，封裝材料相較於晶圓製造材料來說技術壁壘相對較低，所以我們主要講的是晶圓製造材料。

先簡單了解下什麼是晶圓製造和封裝測試，還是用pizza舉例。

此前曾講過矽晶圓就是餅底，在餅底的基礎上扎幾個孔，撒上各種料，再進行烘烤出爐，這個過程就是晶圓製造。晶圓製造廠出來的時候還是一個圓片，只是上面有了電路，有著幾千顆或上萬顆的晶粒。

封裝測試就是把圓片上存在的幾千顆或上萬顆的晶粒切下來變成一顆一顆，再給每一顆穿個衣服（封裝），並檢測哪些是好的，哪些是壞的（測試），好的挑出來送到產業鏈的下一個環節。

在晶圓的生產環節主要涉及7類半導體材料、化學品，每一類在半導體材料市場規模佔比大致如下：

1、矽晶圓：33%

2、特種氣體：17%

3、掩膜版：15%

4、超淨高純試劑：13%

5、拋光液和拋光墊：7%

6、光阻材料：7%

7、濺射靶材：3%

今天咱們主要講在半導體材料市場佔比在3%左右的濺射靶材。

簡單地說，靶材就是高速荷能粒子轟擊的目標材料，通過更換不同的靶材（如鋁、銅、不鏽鋼、鈦、鎳靶等），即可得到不同的膜系（如超硬、耐磨、防腐的合金膜等）。

目前，（高純度）濺射靶材按照化學成分不同可分為：

①金屬靶材（純金屬鋁、鈦、銅、鉭等）

②合金靶材（鎳鉻合金、鎳鈷合金等）

③陶瓷化合物靶材（氧化物、矽化物、碳化物、硫化物等）。

按開關不同可分為：長靶、方靶、圓靶。

按應用領域不同可分為：半導體晶片靶材、平面顯示器靶材、太陽能電池靶材、信息存儲靶材、工具改性靶材、電子器件靶材、其他靶材。

濺射：即集成電路製造過程中要反覆用到的工藝；靶材：就是濺射工藝中必不可少的重要原材料。那麼，不同應用領域，對材料的選擇及性能要求也有一定差異，具體如下：

半導體內部是由長達數萬米的金屬配線而組成，而濺射靶材則是用於製作這些配線的關鍵消耗材料。如蘋果A10處理器，指甲蓋大小的晶片上密布著上萬米金屬導線，這些密布的電路必須要對高純度的金屬靶材通過濺射的方式形成。

據悉，蘋果A10晶片的製造用的正是江豐電子高純度濺射靶材。

濺射靶材是半導體晶圓製造環節核心的高難度材料，晶片對濺射靶材的要求非常之高，要求靶材純度很高，一般在5N（99.999%）以上。

5N就是表示有5個9，4N表示有4個9即99.99%，哪個純度更高，一看就明白了。

在提純領域，小數點後面每多一個9，難度是呈指數級別的增加，技術門檻也就更高。

應用與市場格局

到這裡，知道了高純濺射靶材，知道了金屬靶材的鋁、鈦、銅、鉭，那怎麼判斷哪個金屬應用幾寸晶圓上，哪個用在先進位造工藝上？

半導體晶圓製造中，200mm（8寸）及以下晶圓製造通常以鋁製程為主，使用的靶材以鋁、鈦元素為主。300mm（12寸）晶圓製造，多使用先進的銅互連技術，主要使用銅、鉭靶材。

同時也用鈦材料作為高介電常數的介質金屬柵極技術的主要材料，鋁材料作為晶圓接合焊盤工藝的主要材料。

總體來看，隨著晶片的使用範圍越來越廣泛，晶片市場需求數量增長，對於鋁、鈦、鉭、銅這四種業界主流的薄膜金屬材料的需求也一定會有增長。且目前從技術上及經濟規模上還未找到能夠替代這四種薄膜金屬材料的其他方案，所以這四種材料目前看不到被替代的風險。

在競爭格局上，由於濺射鍍膜工藝起源於國外，所需要的濺射靶材產品性能要求高，長期以來全球濺射靶材研製和生產主要集中在美國、日本少數幾家公司，產業集中度相當高。以霍尼韋爾（美國）、日礦金屬（日本）、東曹（日本）等為代表的濺射靶材生產商佔據全球絕大部分市場份額。

這些企業在掌握濺射靶材生產的核心技術以後，實施極其嚴格的保密措施，限制技術擴散，同時不斷進行橫向擴張和垂直整合，將業務觸角積極擴展到濺射鍍膜的各個應用領域，牢牢把握著全球濺射靶材市場的主動權，並引領著全球濺射靶材行業的技術進步。

至於其應用領域，主要集中在半導體產業、平板顯示產業（含觸控螢幕產業）以及太陽能電池產業。

濺射靶材屬於電子材料，其產業鏈上下遊關係如下：

相關上市公司

國內濺射靶材行業起步較晚，經過多年的科技攻關和產業化應用，目前國內高純濺射靶材生產企業已經逐漸突破關鍵技術門檻，突破了零的局面，擁有部分產品的規模化生產能力，可以預見未來會達到高速發展時期。

國內半導體靶材業務上市公司主要如下：

咱們著重講一下江豐電子、有研新材及阿石創！

江豐電子：

國內最大的半導體晶片用濺射靶材生產商，主要產品為各種高純濺射靶材，包括鋁靶、鈦靶、鉭靶、鎢鈦靶、LCD用碳纖維支撐等，應用於半導體（主要為超大規模集成電路）、平板顯示、太陽能等領域。在國產靶材領域實現了從0到1的突破，打破了美、日跨國公司的壟斷格局。

集成電路28-14nm技術節點用鉭環件在臺積電16nm晶片中已經量產，14nm用鈦靶材也已經在中芯國際進行評價，隨著鉭靶材、鈦靶材在28-14nm技術節點的全面量產，將使公司業績得到顯著提升。

其主要客戶為臺積電、聯電、格羅方德、中芯國際、索尼、東芝、瑞薩、美光、海力士、華虹宏力、意法半導體、英飛凌、京東方、華星光電等。

阿石創：

主導產品為濺射靶材和蒸鍍材料兩個系列產品，產品已在平板顯示、光學元器件、節能玻璃等領域得到廣泛應用，並已研發出應用於太陽能電池、半導體等領域的多款產品，是國內PVD鍍膜材料行業產品品種較為齊全、應用領域較為廣泛、工藝技術較為全面的綜合型PVD鍍膜材料生產商。

主要客戶為京東方、群創光電、藍思科技、伯恩光學、愛普生、水晶光電等。

有研新材：

子公司有研億金主要產品為高純金屬靶材、蒸鍍材料、口腔正畸器材、醫療用介入支架和貴金屬合金、化合物等，其靶材產品包括鋁及其合金靶材、鈦靶、銅靶、鉭靶等。

其鈷靶材獲得臺積電驗證通過，打破了臺積電二十年來半導體用鈷靶材沒有第二供應商的歷史。

主要客戶為臺積電、中芯國際、優美科、莊信萬豐等。另外，還有安泰科技、貴研鉑業等。

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