电子化学品(三):这些产品需要重点关注!
一、中国急需高端光刻胶和自主化供应能力
光刻胶被称作电子工业的画笔,虽然只占到半导体晶圆制造成本的5%,但是它是电子工业核心原料,其技术壁垒对于半导体工业的发展具有较大影响。
光刻胶可以分为半导体用光刻胶、显示面板用光刻胶、PCB电路板用光刻胶,不同应用领域所使用的光刻胶不同。
目前行业内关注较高的为半导体用光刻胶,分为G线光刻胶、I线光刻胶、KrF光刻胶、ArF光刻胶、EUV光刻胶,不同光刻胶对应不同波长,其中EUV光刻胶适应7nm及以下半导体应用,也是目前最为先进的光刻胶,被应用在高端手机芯片、AI服务器、数据中心半导体等领域。
目前全球光刻胶市场中,日本占据了绝对领先地位。其中EUV光刻胶日本产品的市场份额达到100%,KrF光刻胶日本市场份额达到95%,ArF光刻胶日本市场份额达到87%,G线光刻胶和I线光刻胶日本市场份额也达到了88%。对中国市场来说,EUV光刻胶、ArF光刻胶和KrF光刻胶一直严重供应不足,这也是中国企业重点关注的产品和方向。
图1 日本光刻胶全球市场份额

光刻胶制造可以拆分为树脂、感光剂、溶剂和添加剂四大类,其中树脂又被称为光刻胶骨架,约占到光刻胶制造成本的40%-60%。G线光刻胶中树脂主要是线性甲酚甲醛缩合树脂,由甲基酚和甲醛在酸性条件下聚合,决定胶膜粘附性和抗蚀性。感光剂主要是1,2-萘醌二叠氮磺酸酯,主要作用是曝光后分解为羧酸,大幅提高曝光区在碱性显影液中的溶解度。溶剂主要是丙二醇甲醚醋酸酯,另外还有环戊酮、乳酸乙酯等产品。添加剂主要是邻苯二甲酸二丁酯和对羟基苯甲酸酯类,可以提高光刻胶的柔韧性和稳定性。
I线光刻胶树脂主要是高纯度酚醛树脂,其纯度要比G线树脂高,感光剂主要是DNQ-5型和三嗪酮类化合物,溶剂与添加剂与G线相同。KrF光刻胶树脂主要是聚对羟基苯乙烯及其衍生物,光敏剂主要是三芳基锍盐、二芳基碘鎓盐、肟酯类、磺酸酯类等,溶剂主要是高纯度PGMEA(丙二醇甲醚醋酸酯)、叔胺类化合物和有机硅氧烷类等产品。ArF光刻胶树脂主要是甲基丙烯酸叔丁酯、环烯烃-马来酸酐共聚物等,光敏剂主要是金刚烷基锍盐、全氟烷基磺酸酯类等,溶剂和添加剂主要是超高纯度PGMEA等。EUV光刻胶树脂主要是聚对羟基苯乙烯及衍生物树脂、聚碳酸酯衍生物树脂等,光敏剂主要是PAG等,溶剂与添加剂主要是超纯PGMEA等。
在光刻胶原料构成中,其中PGMEA树脂自给率已达到60%以上,但是高纯PGMEA自给率不足30%,超纯自给率不足5%。另外,其他特殊溶剂、超纯溶剂等产品,中国几乎完全依赖进口,产品的定价和供应话语权都在国外手中,这可能也是国内相关企业和科研院需要重点技术攻关的方向。
二、中国高端电子特气产品仍存在巨大缺口和市场机会
电子特气被称为芯片制造的"气体维生素",是电子行业的重要原料之一。电子特气分为了普通电子气体、稀有气体、掺杂/沉积气体、光刻配套气体、含氟特气、硅基/氯基特气等。除了普通电子气体中国的自给率最高,其他电子特气的自给率均处于较低水平,国产化率不高,是我们要重点关注的方向。
稀有气体包括氦气、氖气、氪气、氙气等,其中氦气用于半导体冷却气体,主要被应用在EUV光刻胶领域,进口依存度超过80%。氖气作为光刻混合核心气体,进口依存度超过90%。氪气和氙气是高端光刻、激光器等产品的关键气体,进口依存度超过80%,以上这些稀有气体都严重依赖进口。
掺杂/沉积气体中,主要是磷烷、砷烷、硼烷等产品,这些产品进口依存度均超过90%,严重依赖进口,部分产品中国尚无规模化装置。含氟特气领域中,主要是三氟化氮、六氟化钨、六氟丁二烯等产品,其中三氟化氮国内有多套工业化装置,但仍存在不足,进口依存度也达到了65%左右,六氟化钨进口依存度超过80%,国内企业均小批量供应,六氟丁二烯国内进口依存度超过8985%。中国企业正在加速推进,2030年前后进口依存度有望快速下降。
硅基/氯基特气领域中主要是电子级硅烷、四氟化硅、高纯氯气等,其中电子级硅烷中国进口依存度超过70%,国内企业仅有少数小规模装置在产。四氟化硅进口依存度超过60%,虽然国内已实现规模化生产,但仍未降至安全依赖水平。高纯氯气用于半导体领域中,主要是99.999%纯度,目前南大光电已实现规模化生产,该产品进口依存度大幅下降。
图2 电子特气领域进口依存度对比

三、湿电子化学品逐步向差异化方向发展
湿电子化学品被称为芯片制造的"清洗剂与蚀刻剂",是电子行业必不可少的产品之一。根据纯度不同,湿电子化学品可以分为G1到G5,其中G1属于工业级产品,G5属于超高纯产品,半导体行业多用G5级别左右,电子工业会使用G3及以上级别。
按照湿电子化学品的不同属性,在高纯酸类产品中,电子级氢氟酸、电子级硫酸电子级硝酸、电子级磷酸是典型产品,这些产品进口依存度均超过50%,其中电子级硝酸甚至达到80%以上,高端制程的湿电子化学品,几乎全部依赖进口。而在高纯碱类湿电子化学品中,高纯氨水进口依存度超过85%,主要用于半导体清洗,国内很少有企业的产品可以达到G5级别。电子级氢氧化钾进口依存度超过70%,主要用于显影原料,国产品级别不高。电子级醇醚酯类产品完全依赖进口,国内尚无规模化生产能力,这也是中国企业需要重点关注的方向。电子级NMP目前有不少企业在产,但是G5级别进口依赖度仍达到90%以上,主要作为光刻胶剥离使用。
另外,四甲基氢氧化铵主要作为光刻胶显影液使用,目前进口依存度超过90%,也是需要重点技术攻关的产品之一。高选择性蚀刻液和铜互连清洗液进口依存度超过90%,它是半导体先进制程的关键材料,有小部分产品已实现了国产化。
图3 湿电子化学品领域进口依存度对比

电子化学品市场具有较高的技术壁垒和门槛,过去几年快速发展,但是在高端及先进制程半导体用电子化学品,仍存在超过70%以上的进口依存度,这也是中国企业及相关研发机构所需要重点技术攻克的方向。相信随着国内企业的持续攻坚,几年后中国电子化学品领域高端化发展也将有重大突破和进展。
来源:化工平头哥