厚板光刻膠
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電路板制造:在制作對(duì)線路精度和抗蝕刻性能要求高的電路板時(shí),厚板光刻膠可確保線路的精細(xì)度和穩(wěn)定性,比如汽車電子、工業(yè)控制等領(lǐng)域的電路板,能承受復(fù)雜環(huán)境和大電流、高電壓等工況。
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功率器件制造:像絕緣柵雙極晶體管(IGBT)這類功率器件,需要承受高電壓和大電流,厚板光刻膠可用于其芯片制造過程中的光刻環(huán)節(jié),保障芯片內(nèi)部電路的精細(xì)布局,提高器件的性能和可靠性。
負(fù)性光刻膠
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半導(dǎo)體制造:在芯片制造過程中,用于制作一些對(duì)精度要求高、圖形面積較大的結(jié)構(gòu),如芯片的金屬互連層、接觸孔等。通過負(fù)性光刻膠的曝光和顯影工藝,能實(shí)現(xiàn)精確的圖形轉(zhuǎn)移,確保芯片各部分之間的電氣連接正常。
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平板顯示制造:在液晶顯示器(LCD)和有機(jī)發(fā)光二極管顯示器(OLED)的制造中,用于制作電極、像素等大面積圖案。以 LCD 為例,負(fù)性光刻膠可幫助形成液晶層與玻璃基板之間的電極圖案,控制液晶分子的排列,從而實(shí)現(xiàn)圖像顯示。
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定義與特性
正性光刻膠是一種在曝光后,曝光區(qū)域會(huì)溶解于顯影液的光敏材料,形成與掩膜版(Mask)圖案一致的圖形。與負(fù)性光刻膠(未曝光區(qū)域溶解)相比,其優(yōu)勢(shì)是分辨率高、圖案邊緣清晰,是半導(dǎo)體制造(尤其是制程)的主流選擇。
化學(xué)組成與工作原理
主要成分
? 樹脂(成膜劑):
? 傳統(tǒng)正性膠:采用**酚醛樹脂(Novolak)與重氮萘醌(DNQ,光敏劑)**的復(fù)合體系(PAC體系),占比約80%-90%。
? 化學(xué)增幅型(用于DUV/EUV):含環(huán)化烯烴樹脂或含氟聚合物,搭配光酸發(fā)生器(PAG),通過酸催化反應(yīng)提高感光度和分辨率。
? 溶劑:溶解樹脂和感光劑,常用丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)或乳酸乙酯。
? 添加劑:表面活性劑(改善涂布均勻性)、穩(wěn)定劑(防止暗反應(yīng))、堿溶解度調(diào)節(jié)劑等。
工作原理
? 曝光前:光敏劑(如DNQ)與樹脂結(jié)合,形成不溶于堿性顯影液的復(fù)合物。
? 曝光時(shí):
? 傳統(tǒng)PAC體系:DNQ在紫外光(G線436nm、I線365nm)照射下發(fā)生光分解,生成羧酸,使曝光區(qū)域樹脂在堿性顯影液中溶解性增強(qiáng)。
? 化學(xué)增幅型:PAG在DUV/EUV光下產(chǎn)生活性酸,催化樹脂發(fā)生脫保護(hù)反應(yīng),大幅提高顯影速率(靈敏度提升10倍以上)。
? 顯影后:曝光區(qū)域溶解去除,未曝光區(qū)域保留,形成正性圖案。
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國(guó)家戰(zhàn)略支持
《國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金三期規(guī)劃》將光刻膠列為重點(diǎn)投資領(lǐng)域,計(jì)劃投入超500億元支持研發(fā)。工信部對(duì)通過驗(yàn)證的企業(yè)給予稅收減免和設(shè)備采購(gòu)補(bǔ)貼,單家企業(yè)比較高補(bǔ)貼可達(dá)研發(fā)投入的30%。
地方產(chǎn)業(yè)協(xié)同
濟(jì)南設(shè)立寬禁帶半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)基金,深圳國(guó)際半導(dǎo)體光刻膠產(chǎn)業(yè)展覽會(huì)(2025年4月)吸引全球300余家企業(yè)參展,推動(dòng)技術(shù)交流。
資本助力產(chǎn)能擴(kuò)張
恒坤新材通過科創(chuàng)板IPO募資15億元,擴(kuò)大KrF光刻膠產(chǎn)能并布局集成電路前驅(qū)體項(xiàng)目。彤程新材半導(dǎo)體光刻膠業(yè)務(wù)2024年上半年?duì)I收增長(zhǎng)54.43%,ArF光刻膠開始形成銷售。
半導(dǎo)體集成電路
? 應(yīng)用場(chǎng)景:
? 晶圓制造:正性膠為主(如ArF/EUV膠),實(shí)現(xiàn)20nm以下線寬,用于晶體管柵極、接觸孔等精細(xì)結(jié)構(gòu);
? 封裝工藝:負(fù)性膠用于凸點(diǎn)(Bump)制造,厚膠(5-50μm)耐電鍍?nèi)芤焊g。
? 關(guān)鍵要求:高分辨率、低缺陷率、耐極端工藝(如150℃以上高溫、等離子體轟擊)。
印刷電路板(PCB)
? 應(yīng)用場(chǎng)景:
? 線路成像:負(fù)性膠(如環(huán)化橡膠膠)用于雙面板/多層板外層線路,線寬≥50μm,耐堿性蝕刻液(如氯化銅);
? 阻焊層:厚負(fù)性膠(50-100μm)覆蓋非焊盤區(qū)域,耐260℃焊接溫度和助焊劑腐蝕;
? 撓性PCB(FPC):正性膠用于精細(xì)線路(線寬≤20μm),需耐彎曲應(yīng)力。
? 優(yōu)勢(shì):工藝簡(jiǎn)單、成本低,適合大面積基板(如1.2m×1.0m的PCB基板)。
平板顯示
? 應(yīng)用場(chǎng)景:
? 彩色濾光片:正性膠制作黑矩陣(BM)和RGB色阻間隔層,耐UV固化和濕法蝕刻(如HF溶液);
? OLED像素定義:負(fù)性膠形成像素開口(孔徑5-50μm),耐有機(jī)溶劑(如OLED蒸鍍前的清洗液);
? 觸控面板:正性膠制作透明電極(如ITO線路),線寬≤10μm,需透光率>90%。
? 關(guān)鍵參數(shù):高透光性、低收縮率(避免圖案變形)。
光刻膠是有什么東西?
“設(shè)備-材料-工藝”閉環(huán)驗(yàn)證
吉田半導(dǎo)體與中芯國(guó)際、華虹半導(dǎo)體等晶圓廠建立了聯(lián)合研發(fā)機(jī)制,針對(duì)28nm及以上成熟制程開發(fā)專門使用光刻膠,例如其KrF光刻膠已通過中芯國(guó)際北京廠的產(chǎn)線驗(yàn)證,良率達(dá)95%以上。此外,公司參與國(guó)家重大專項(xiàng)(如02專項(xiàng)),與中科院微電子所合作開發(fā)EUV光刻膠基礎(chǔ)材料,雖未實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),但在酸擴(kuò)散控制和靈敏度優(yōu)化方面取得階段性突破。
政策支持與成本優(yōu)勢(shì)
作為廣東省專精特新企業(yè),吉田半導(dǎo)體享受稅收優(yōu)惠(如15%企業(yè)所得稅)和研發(fā)補(bǔ)貼(2023年獲得國(guó)家補(bǔ)助超2000萬元),比較明顯降低產(chǎn)品研發(fā)成本。同時(shí),其本地化生產(chǎn)(東莞松山湖基地)可將物流成本壓縮至進(jìn)口產(chǎn)品的1/3,并實(shí)現(xiàn)48小時(shí)緊急訂單響應(yīng),這對(duì)中小客戶具有吸引力。
負(fù)性光刻膠生產(chǎn)原料。湖北UV納米光刻膠品牌
正性光刻膠生產(chǎn)原料。四川紫外光刻膠品牌
客戶認(rèn)證:從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)線的漫長(zhǎng)“闖關(guān)”
驗(yàn)證周期與試錯(cuò)成本
半導(dǎo)體光刻膠需經(jīng)歷PRS(性能測(cè)試)、STR(小試)、MSTR(中批量驗(yàn)證)等階段,周期長(zhǎng)達(dá)2-3年。南大光電的ArF光刻膠自2021年啟動(dòng)驗(yàn)證,直至2025年才通過客戶50nm閃存平臺(tái)認(rèn)證。試錯(cuò)成本極高,單次晶圓測(cè)試費(fèi)用超百萬元,且客戶為維持產(chǎn)線穩(wěn)定,通常不愿更換供應(yīng)商。
設(shè)備與工藝的協(xié)同難題
光刻膠需與光刻機(jī)、涂膠顯影機(jī)等設(shè)備高度匹配。國(guó)內(nèi)企業(yè)因缺乏ASML EUV光刻機(jī)測(cè)試資源,只能依賴二手設(shè)備或與晶圓廠合作驗(yàn)證,導(dǎo)致研發(fā)效率低下。例如,華中科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的EUV光刻膠因無法接入ASML原型機(jī)測(cè)試,性能參數(shù)難以對(duì)標(biāo)國(guó)際。
四川紫外光刻膠品牌