半导体光刻胶又称光致抗蚀剂,是指通过紫外光、电子束、离子束、X 射线等的照射或辐射,其溶解度发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料。在半导体制造中,光刻胶是光刻工艺中的核心材料,通过光化学反应原理将经过光刻系统衍射与滤波处理的光信息有效转换为化学能量,从而精准地复制出掩模上的图形。
分类
按曝光波长:
紫外光刻胶:包括 g 线光刻胶(436nm),主要用于较大线宽的微电子加工及印制电路板(PCB)等领域;i 线光刻胶(365nm),相较于 g 线可实现更小的特征尺寸,常用于 MEMS、LCD、LED 等领域。
深紫外光刻胶:KrF 光刻胶(248nm),是较早应用于深紫外光刻(DUV)的主要光刻胶,与 KrF 准分子激光光源搭配使用,可获得更高分辨率;ArF 光刻胶(193nm),与 ArF 准分子激光配合使用,可进一步缩小特征尺寸,是 DUV 工艺的核心技术之一,被广泛应用于 90nm、65nm、45nm 及更先进的制程节点。
极紫外光刻胶(EUV):采用极紫外光(13.5nm)作为曝光光源,用于 7nm 及以下更先进制程(如 5nm、3nm 等)。
按化学性质:
正性光刻胶:受光照射部分会在显影过程中被溶解去除,图形转移精度较高,应用范围较广。
负性光刻胶:未受光照的部分会被显影液溶解,具有较高的感光速度和较好的粘附性。
应用领域
集成电路(IC)制造:用于逻辑芯片、存储芯片等。
微机电系统(MEMS):用于传感器、执行器等。
光电子器件:用于激光器、探测器等。
显示面板:用于LCD、OLED等。
市场规模和竞争格局
据恒州诚思调研统计,2024 年全球光刻胶市场规模约 186.9 亿元,预计到 2031 年市场规模将接近 291.2 亿元,未来六年 CAGR 为 6.6%。
2019-2023 年期间,中国光刻胶市场的年均复合增长率达到了 23%,2023 年市场规模达到了 121 亿元人民币,占据了全球光刻胶总销售额的五分之一。
半导体光刻胶竞争格局
全球竞争格局:全球半导体光刻胶市场高度集中,主要由日本和美国的几大企业垄断。其中,日本JSR、东京应化、信越化学、住友化学、富士胶片,以及美国杜邦等企业占据了高端光刻胶市场的大部分份额。
中国市场:国内高端光刻胶主要依赖进口,本土企业主要集中在中低端市场。近年来,国内企业在半导体光刻胶领域取得了一定的技术突破,如南大光电、北京科华等企业正在逐步提升市场份额。
主要生产企业
国外企业:日本JSR、信越化学、东京应化、住友化学、富士胶片,美国杜邦等。
国内企业:南大光电、北京科华、晶瑞电材、上海新阳等。
未来发展趋势
技术进步:随着芯片制造工艺的不断进步,对光刻胶的分辨率和性能要求将越来越高,推动光刻胶技术的持续创新。
高端产品需求增长:随着5G、人工智能、物联网等新兴技术的发展,对高端光刻胶的需求将显著增加。
绿色环保趋势:未来光刻胶行业将更加注重环保,开发低污染、低能耗的光刻胶产品。
国产替代加速:在技术封锁的背景下,国内企业将加快光刻胶的国产化进程,逐步实现进口替代。
总结
半导体光刻胶作为半导体制造的关键材料,其技术发展和市场需求与半导体行业紧密相关。随着技术的不断进步和市场的持续扩展,光刻胶行业将迎来新的发展机遇。国内外企业将在这一领域展开激烈竞争,推动行业向更高端、更环保的方向发展。