光刻胶是制造手机芯片必不可少的东西，你知道光刻胶是啥吗？

光刻胶有成为光制扛蚀机是光刻成像的承载介质，可以利用化学反应原理讲光哥系统中经过滤波颜色后的光信息转化为能量，完成掩膜图形的复制。 有消息称，日本东北213地震使得其企业的光刻胶出现了供应告急的问题，而信越更是宣布了关闭厂区，要知道日本信越占据全球光刻胶市场的20%。而光刻胶又是半导体的关键材料，日本信越宣布关闭厂区，就意味着全球光刻胶出现了供不应求的情况，其所带来的连锁反应就是加剧了芯片急慌的问题。

有相关数据显示，2018年之中，全球半导体市场结构之中光刻胶的占比达到了5.24%，被称之为半导体的核心材料。在全球半导体光刻胶市场之中，日本企业可以说是一家独大的，随随便便就能够形成垄断的现象，其占比达到了80%。其中前面讲到过的信越以及住友化学和TOK等等都是光刻胶市场领域之中的巨头，可是日本此次突发地震，使得光刻胶市场1度面临供不应求的状况。

我们国家在光刻胶领域几乎是一片空白。不过，目前已经有很多中国企业正在不断的追求国产替代，在PCB光刻胶市场，这种国产化率已经达到了50%。 虽然只是门槛相对较低的市场，但好歹也算是一定的成就吧，而在LCD光刻胶市场之中，国产化已经达到了5%。在这种领域之内，其实我们还需要面临很大的挑战。而此次日本光刻胶出现告急的情况，给中国的企业带来了一定的机遇。

目前，我们国家已经涌现了很多的光刻胶领头企业，填补在这上面所遇见的空白，其中就包括晶瑞股份，南大光电，上海新阳等等。在南大光电的努力之下，企业发的ARF193纳米光刻胶，已经通过了客户使用认证，成为中国首只通过产品验证的国产ARF光刻胶，代表着在光刻胶领域之中，我们又向前一步。除了南大光电之外，晶瑞股份也传来了消息，其KrF光交已经进入了客户测试阶段。要知道，晶瑞股份曾经花费巨资达到1102.5万美元从sk海力士手中收购了阿斯买的光刻机设备。这种光科技能够研发出最高28纳米的光刻胶。对于晶锐股份的ARF光刻胶以及ARfi光刻胶有着一定的推动作用。

而上海信阳花费7.32亿元推动集成电路制造，其中ARF光刻胶与KrF光刻胶成为其公司项目的主要攻克方向。不管是南大光电还是晶锐股份，又或者是上海新阳，这些企业为中国在光刻胶领域上面的发展填上了一笔又一笔色彩，使得我们在这个领域之中不再是小白的状态。除了在光刻胶领域之中，我们在其他很多领域之中也都获得了一定的成就。相信在全国上下无数企业的努力之下，我们一定能够完成在半导体内各个领域之中的突破。虽然我们底子薄弱，但是我们有不服输的精神，尽管我们起步晚，但是我们有决心。我们不能够决定我们在全球领域内会拥有多大的地位，但是我们能够决定我们付出多少就会收获多少。

梳理半导体上游材料公司芯片的上游材料，其实在介绍国家基金二期的文章里也简单提到过。今天我们再做一次物质面的全面梳理。半导体材料包括光刻胶、靶材、特殊气体等。，这个应该很多朋友都知道。目前这些半导体材料只有15%左右是国产的。在国外封锁相关产业链的情况下，国内替代仍然是重点。从机构披露的报告来看，半导体上游材料的报告数量在增加，未来国产化趋势仍将持续。这些材料可分为三类:基础材料、制造材料和包装材料。基本材料基本上，材料可以分为硅片和化合物半导体。硅片是集成电路制造过程中最重要的原材料。相关上市公司:上海新阳、晶盛机电、中环股份。化合物主要指砷化镓(gaas)、氮化镓(gan)和碳化硅(sic)等。最近热炒的氮化镓也在其中，所以并不新鲜。上市公司:三安光电、文泰科技、海特高新、士兰威、福满电子、耐威科技、海陆重工、云南锗业、赣兆光电等。制造材料。制造材料可分为六大类:电子专用气体、溅射靶材、光刻胶、抛光材料、掩膜、湿式电子化学品。电子特种气体特种气体是特种气体的一个重要分支，是集成电路(ic)、显示面板(LCD、有机发光二极管)、光伏能源、光纤电缆等电子工业生产中不可或缺的原料。它广泛应用于薄膜、光刻、刻蚀、掺杂、气相沉积、扩散等工艺中，其质量对电子元器件的性能有重要影响。相关上市公司:华特燃气、雅克科技、南大光电、杭氧股份。溅射靶在高科技芯片产业中，溅射靶材是VLSI制造的必备原材料。它利用离子源产生的离子在高真空中加速聚集形成高速离子束，轰击固体表面。离子与固体表面上的原子交换动能，使得固体表面上的原子离开固体并沉积在基底表面上。被轰击的固体是溅射沉积薄膜的原料，称为溅射靶。靶材是溅射工艺的核心材料。目前a股市场从事溅射靶材的上市公司只有四家:阿诗创、友研新材、江峰电子、龙华科技。光刻胶光刻胶是电子领域微图形加工的关键材料，在半导体、LCD、PCB等行业的生产中发挥着重要作用。光刻胶是通过光化学反应将所需精细图形从掩膜版转移到加工基板上的图形转移介质，是光电信息产业中精细图形电路加工的关键材料。上市公司:南大光电、李强新材料、景瑞、荣达光敏、金龙机电、飞凯材料、江华微等光泽剂一般指cmp化学机械抛光工艺中使用的材料，一般可分为抛光垫、抛光液、调节剂和清洁剂，其中前两者最为关键。抛光垫的材料一般为聚氨酯或含饱和聚氨酯的聚酯，抛光液一般由超细固体颗粒磨料(如纳米二氧化硅、氧化铝颗粒)、表面活性剂、稳定剂、氧化剂等组成。上市公司:鼎龙(抛光垫)、安吉科技(抛光液)。掩模板又称光掩模、光掩膜、光刻掩膜，是半导体芯片光刻工艺中设计图案的载体。上市公司:菲利帕和应时。湿电子化学品又称超净高纯试剂，是指半导体制造过程中使用的各种高纯化学试剂。上市公司主要包括:多氟多、景瑞、江华微。包装材料封装材料可细分为六大类:芯片键合材料、键合线、陶瓷封装材料、引线框架、封装基板和切割材料。芯片键合材料是一种利用键合技术将芯片与基底或封装基板连接起来的材料。上市公司:飞凯材料、宏昌电子陶瓷封装材料是一种电子封装材料，用于承担电子元器件的机械支撑、环境密封和散热等功能。相关上市公司:三环集团封装基板是封装材料中最昂贵的部分，主要起到承载保护芯片，连接上层芯片和下层电路板的作用。相关公司:兴森科技、深南电路键合线，半导体用键合线，用于焊接连接芯片与支架，承担芯片与外界的关键电连接功能。相关上市公司主要有:康强电子引线框架作为半导体的芯片载体，是通过键合线实现芯片内部电路端子与外部电路(pcb)之间的电连接，形成电气回路的关键结构部件。相关上市公司:康强电子材料切割，目前主流的切割方式分为两类，一类是用划线系统切割，一类是用激光切割。相关上市公司主要有:戴乐新材料2018年，全球半导体材料销售额为519亿美元，占比矩阵材料(23.4%)、制造材料(38.7%)和封装材料(28%)。

光刻胶是一大类具有光敏化学作用(或对电子能量敏感)的高分子聚合物材料，是转移紫外曝光或电子束曝照图案的媒介。光刻胶的英文名为resist，又翻译为抗蚀剂、光阻等。光刻胶的作用就是作为抗刻蚀层保护衬底表面。光刻胶只是一种形象的说法，因为光刻胶从外观上呈现为胶状液体。

光刻胶通常是以薄膜形式均匀覆盖于基材表面。当紫外光或电子束的照射时，光刻胶材料本身的特性会发生改变，经过显影液显影后，曝光的负性光刻胶或未曝光的正性光刻胶将会留在衬底表面，这样就将设计的微纳结构转移到了光刻胶上，而后续的刻蚀、沉积等工艺，就可进一步将此图案转移到光刻胶下面的衬底上，最后再使用除胶剂将光刻胶除去就可以了。

2. 光刻胶应用范围

光刻胶广泛应用于集成电路(IC)，封装(Packaging)，微机电系统(MEMS)，光电子器件光子器件(Optoelectronics/Photonics)，平板显示器(LED,LCD,OLED)，太阳能光伏(Solar PV)等领域。

3.光刻胶分类及类型

光刻胶按其形成图形的极性可以分为：正性光刻胶和负性光刻胶。

正胶指的是聚合物的长链分子因光照而截断成短链分子；负胶指的是聚合物的短链分子因光照而交链长链分子。 短链分子聚合物可以被显影液溶解掉，因此正胶的曝光部分被去掉，而负胶的曝光部分被保留。

①．紫外光刻胶（Photoresist）：

各种工艺：喷涂专用胶，化学放大胶，lift-off胶，图形反转胶，高分辨率胶，LIGA用胶等。

各种波长: 深紫外(Deep UV)、I线(i-line)、G线(g-line)、长波(longwave)曝光用光刻胶。

各种厚度: 光刻胶厚度可从几十纳米到上百微米。

②. 电子束光刻胶（电子束抗蚀剂）（E-beam resist）

电子束正胶：PMMA胶，PMMA/MA聚合物， LIGA用胶等。

电子束负胶：高分辨率电子束负胶，化学放大胶（高灵敏度电子束胶）等。

③. 特殊工艺用光刻胶（Special manufacture/experimental sample）

电子束曝光导电胶，耐酸碱保护胶，全息光刻用胶，聚酰亚胺胶（耐高温保护胶）等特殊工艺用胶。

④．配套试剂（Process chemicals）

显影液、去胶液、稀释剂、增附剂（粘附剂）、定影液等。

4.光刻胶成分

光刻胶一般由4部分组成：树脂型聚合物（resin/polymer），溶剂（solvent），光活性物质（photoactive compound，PAC），添加剂（Additive）。 其中，树脂型聚合物是光刻胶的主体，它使光刻胶具有耐刻蚀性能；溶剂使光刻胶处于液体状态，便于涂覆；光活性物质是控制光刻胶对某一特定波长光/电子束/离子束/X射线等感光，并发生相应的化学反应；添加剂是用以改变光刻胶的某些特性，如控制胶的光吸收率/溶解度等。

5.光刻胶的主要技术参数

5.1．灵敏度（Sensitivity）

灵敏度是衡量光刻胶曝光速度的指标。光刻胶的灵敏度越高，所需的曝光剂量越小。单位：毫焦/平方厘米或mJ/cm2。

5.2．分辨率（resolution）

区别硅片表面相邻图形特征的能力。一般用关键尺寸（CD，Critical Dimension）来衡量分辨率。形成的关键尺寸越小，光刻胶的分辨率越好。

光刻胶的分辨率是一个综合指标，影响该指标的因素通常有如下3个方面：

(1) 曝光系统的分辨率。

(2) 光刻胶的对比度、胶厚、相对分子质量等。一般薄胶容易得到高分辨率图形。

(3) 前烘、曝光、显影、后烘等工艺都会影响光刻胶的分辨率。

5.3．对比度（Contrast）

对比度指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。 对比度越好，越容易形成侧壁陡直的图形和较高的宽高比。

5.4．粘滞性/黏度 （Viscosity）

衡量光刻胶流动特性的参数。黏度通常可以使用光刻胶中聚合物的固体含量来控制。同一种光刻胶根据浓度不同可以有不同的黏度，而不同的黏度决定了该胶的不同的涂胶厚度。

5.5．抗蚀性（Anti-etching）

光刻胶必须保持它的粘附性，在后续的刻蚀工序中保护衬底表面。耐热稳定性、抗刻蚀能力和抗离子轰击能力。

5.6．工艺宽容度（Process latitude）

光刻胶的的前后烘温度、曝光工艺、显影液浓度、显影时间等都会对最后的光刻胶图形产生影响。每一套工艺都有相应的最佳的工艺条件，当实际工艺条件偏离最佳值时要求光刻胶的性能变化尽量小，即有较大的工艺宽容度。 这样的光刻胶对工艺条件的控制就有一定的宽容性。

6.特殊光刻胶介绍

6.1. 化学放大光刻胶（CAR，Chemical Amplified Resist）

化学放大胶中含有一种叫做"光酸酵母"（PAG, Photo Acid Generator）的物质。在光刻胶曝光过程中，PAG分解，首先产生少量的光酸。在曝光后与显影前经过适当温度的烘烤，即后烘（PEB, Post Exposure Baking）这些光酸分子又发连锁反应，产生更多的光酸分子。大量的光酸使光刻胶的曝光部分变成可溶（正胶）或不可溶（负胶）。 主要的化学反应是在后烘过程中发生的，只需要较低的曝光能量来产生初始的光酸，因此化学放大胶通常有很高的灵敏度。

6.2.灰度曝光（Grey Scale Lithography）

灰度曝光可以产生曲面的光刻胶剖面，是制作三维浮雕结构的光学曝光技术之一。灰度曝光的关键在于灰度掩膜板的制作、灰度光刻胶工艺与光刻胶浮雕图形向衬底材料的转移。传统掩膜板只有透光区和不透光区，而灰度掩膜板的透光率则是以灰度等级来表示的。实现灰度掩膜板的方法是改变掩膜的透光点密度。

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