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溅射靶材:半导体芯片材料王者

溅射靶材:半导体芯片材料王者

时间:2019-11-23 15:23:28   作者:匿名   热度:999
摘要
高精尖的半导体技术涉及国家和社会安全,国家对于自主可控的需求愈发强烈。2018年,中国大陆及台湾地区半导体材料销售额占比合计超过全球销售额的38%。中国大陆成为全球仅次于台湾地区的半导体材料市场。在作
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来源:内容来自公开号码“乐清智库评选”。谢谢你。

从“中国制造2025”的长远规划来看,经济转型升级的道路已经非常明确,特别是半导体行业,作为提高经济质量的龙头,未来十年应该处于黄金发展时期。先进的半导体技术涉及国家和社会安全,国家对自治和控制的需求日益强烈。

原材料的价格压力和日益紧张的中美贸易战局势为国内制造商敲响了警钟。半导体行业已经意识到,要实现“自我控制”的目标,就必须获得对上游原材料和设备的控制。

因此,大力发展国产半导体材料和设备的重要性日益明显,国产材料和设备替代进口的长期趋势保持不变。这位已经商业化的半导体材料领导者有望成为第一个在进口替代过程中享受到国内半导体材料快速增长红利的人。

根据半数据,半导体材料市场从2017年的470亿美元增长到2018年的519亿美元,增长了10.6%。2018年,中国大陆和台湾的半导体材料总销售额超过全球销售额的38%。中国大陆已成为仅次于台湾的世界第二大半导体材料市场。

在作为高科技制高点的芯片工业中,溅射靶是制造超大规模集成电路的必要原料。它利用离子源产生的离子在高真空中加速聚集,形成高速能量离子束流,轰击固体表面。离子与固体表面的原子交换动能,导致固体表面的原子离开固体并沉积在基底表面。轰击后的固体是溅射沉积薄膜的原料,这种方法称为溅射靶。靶材是溅射过程的核心材料。

集成电路中单元器件的内部由衬底、绝缘层、介质层、导体层、保护层等组成,其中介质层、导体层甚至保护层都需要溅射镀膜技术,因此溅射靶材是制备集成电路的核心材料之一。集成电路领域的涂层靶主要包括铝靶、钛靶、铜靶、钽靶、钨钛靶等。目标纯度要求非常高,通常高于5n(99.999%)。

溅射靶有很多种,根据不同的分类标准可以有不同的类型。溅射靶可根据形状、化学成分和应用领域进行分类。

溅射靶:小体积核心技术

高纯度金属溅射靶主要用于晶片制造和高级封装工艺。以芯片制造为例,我们可以看到从硅片到芯片的转变需要七大生产过程,即热加工、光刻、刻蚀、离子注入、介电沉积、化学机械抛光(cmp)、金属化、设备、材料和每个环节所需的工艺一一对应。溅射靶用于“金属化”过程。高能粒子通过薄膜沉积设备轰击靶,然后在硅片上形成具有特定功能的金属层,例如导电层和阻挡层。

溅射靶产业链

溅射靶产业链基本上是金字塔形的。产业链主要包括金属净化、靶材制造、溅射镀膜和终端应用。

终端应用是整个产业链中最大的领域,包括半导体芯片、平板显示器、太阳能电池等领域。

原材料的纯度是影响薄膜材料性能的关键因素。高纯金属原料是目标生产的基础。

高纯金属的提纯可分为化学提纯和物理提纯。在实际应用中,通常采用多种物理和化学方法来实现高纯度材料的制备。

虽然我国有色金属矿产资源丰富,但我国高纯金属制备技术与国外仍有一定差距。高纯度金属有很大一部分需要从国外进口。

不同的下游应用领域对所需溅射靶有不同的要求。例如,半导体芯片对金属材料的纯度和溅射靶的内部微结构设定了极其严格的标准。必须掌握生产过程中的关键技术,通过长期实践,生产出符合技术要求的产品。因此,半导体芯片对溅射靶的要求最高,价格也最贵。

相比之下,平板显示器和太阳能电池对溅射靶的纯度和技术要求稍低,但随着靶尺寸的增加,对溅射靶的焊接结合率、平整度等指标提出了更高的要求。

下游需求的全面增长推动溅射靶市场规模的快速增长。

根据中国电子材料工业协会的数据,2016年全球高纯溅射靶市场约为113.6亿美元,同比增长近20%。其中,平板显示器(包括触摸屏)目标为38.1亿美元,占34%,半导体目标为11.9亿美元,占10%,太阳能电池目标为23.4亿美元,记录媒体目标为33.5亿美元。预计到2019年,全球高纯溅射靶市场将超过163亿美元,年复合增长率为13%。

中国巨大的消费需求有利于下游产业向内地转移,从而提高了国内溅射靶的增长率。近年来,溅射靶产业链的下游产业面临不同程度的成本压力。半导体行业有向市场转移的趋势。中国是全球最大的集成电路第一手市场,销售额超过全球销售额的50%,对产业转移有很大吸引力。因此,国内目标市场的增长率也将高于全球增长率。

溅射靶市场模式

溅射镀膜工艺所需的溅射靶材纯度高,专业适用性强。以美国和日本为代表的高纯度溅射靶制造商自诞生以来,对核心技术实施了严格的安全措施,使得溅射靶行业在世界范围内呈现出明显的区域集聚特征。

以霍尼韦尔(美国)、日本金属(日本)和曹东(日本)等跨国集团为代表的溅射靶制造商早些时候涉足该领域,从事相关业务。前五大制造商占80%以上。

美日跨国集团拥有完整的产业链,包括金属净化、靶材制造、溅射镀膜和终端应用。依靠先进的净化技术,它在整个产业链中占有非常有利的地位,具有很强的议价能力。

国内溅射靶制造水平已达到国际先进水平,但规模和体积仍然很小,目前正处于快速增长阶段。

溅射靶材行业在中国起步较晚,仍然是一个相对较新的行业。近年来,随着下游产业向中国转移,国内目标开始实现突破。

过去,市场结构优化、国内企业技术突破和政策支持等基础良好。后来,中美贸易摩擦成为催化剂。目标定位正在加速。与全球市场130亿美元和国内市场约50亿美元相比,该行业仍有巨大的替代空间。

中国有两种主要类型的溅射靶:半导体靶由江峰电子公司生产,由1亿金制成。另一类是面板靶,制造商主要是亚创、四方电子和晶联光电。江峰电子等领先公司在实现技术突破后,已进入主要晶圆生产厂的供应商名单。

目标技术的发展趋势

溅射靶发展到大尺寸高纯度

溅射靶的技术发展趋势与下游应用领域的技术创新密切相关。随着应用市场上薄膜产品或元件的技术进步,溅射靶需要相应地改变。

在下游应用领域,半导体工业对溅射靶和溅射膜的质量有最高要求。随着大尺寸硅片的生产,溅射靶也相应地向大尺寸发展,对溅射靶的晶粒取向控制也提出了更高的要求。

溅射膜的纯度与溅射靶的纯度密切相关。为了满足更高精度和更细微米的半导体工艺要求,溅射靶所需纯度不断提高,甚至达到99.9999%(6n)以上。

目标是以鼓励发展为重点的战略性新兴产业,并出台了产业政策。“十三五”规划提出到2020年主要关键物资自给率将达到70%以上,初步实现中国从主要物资国向主要物资国的战略转型。目前,中国企业在目标领域取得了一个又一个突破。在当前的经济背景下,国内目标一定会取得很大进展。

*免责声明:这篇文章最初是作者写的。这篇文章的内容是作者的个人观点。重印半导体行业观察只是为了传达不同的观点。这并不意味着半导体行业观察同意或支持这一观点。如果您有任何异议,请联系半导体行业观察。

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