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(报告出品方/作者光大证券,赵乃迪)

1、半导体工业发展的基石——光刻技术

1.1、集成电路的夕与今

年英国物理学家弗莱明发明了二级检波管(弗莱明管),年美国发明家弗雷斯特发明了第一只真空三极管,而世界上第一台通用电子计算机ENIAC则于年由约翰·冯·诺依曼等人在美国发明完成。ENIAC由17,个电子管和7,根晶体二极管构成,重量高达30英吨,占地达平方米。年12月,美国贝尔实验室正式成功演示了第一个基于锗半导体的具有放大功能的点接触式晶体管,并于年开发出了第一台晶体管化计算机TRADIC。TRADIC由个晶体管和10,个锗二极管构成。

现如今已经来到21世纪20年代,在ENIAC和TRADIC发布大半个世纪后,华为公司于年10月22日发布了截至当时全球最为先进的芯片产品之一——基于5nm工艺制程的手机SoC芯片麒麟9。麒麟9集成了多达15,,,个晶体管,将手机所需的CPU、GPU、NPU、ISP、安全系统和5G通信基带等计算单元都集成于一体。与ENIAC和TRADIC相比,麒麟9的电子元器件数量增加了约万倍,但整体的器件体积和质量却有了极大程度的缩小,搭载有麒麟9芯片的华为Mate40Pro手机的重量仅为克。从ENIAC和TRADIC到麒麟9,这反映了全球科技的高速发展,而更确切地说这代表着全球半导体集成电路(IC)工艺的飞跃。

1.2、摩尔定律与光刻工艺

过去数十年间,半导体工业始终沿着摩尔定律向前发展

19世纪50年代末,仙童(Fairchild)半导体公司发明了基于掩膜版的曝光和刻蚀技术,极大地推动了半导体技术革命,该技术也一直沿用至今。年,时任仙童半导体公司研究开发实验室主任的戈登·摩尔(Gordon·Moore)在《电子学》的文章,并首次提出了被后世奉为“计算机第一定律”的经验性规律——摩尔定律:当价格不变时,集成电路上可以容纳的元器件的数目,每隔18-24个月便会增加一倍,性能也将提升一倍。

在过去的数十年间,整个半导体工业都始终遵循着摩尔定律向前不断发展。基于现有的晶圆制造工艺规划情况,摩尔定律在未来至少5-10年内仍将保持着“生命力”。

光刻技术的进步是摩尔定律保持“生命力”的基石之一

半导体工业能够沿着摩尔定律向前发展离不开光刻工艺的不断进步,在光刻领域,对于摩尔定律其实还存在另外一种解读:每18-24个月,利用光刻工艺在集成电路板上所能形成的最小图案的特征尺寸将缩小30%。

光刻工艺是半导体制造中通过化学或物理方法进行图案转移的技术。现代光刻工艺通过光学成像系统将掩膜版上的电路设计图样,使用特定波长的光投影到涂覆有光刻胶的硅片上,使其感光并发生化学性质及溶解性的转变,而后再通过显影、刻蚀、去胶等步骤将原掩膜版上的图案信息转移到带有电介质或者金属层的硅片上。

在整个芯片制造过程中可能需要进行数十次的光刻,光刻工艺的成本约为整个芯片制造工艺的30%,耗时约占整个芯片生产环节的40%-50%。光刻工艺的精密度决定了集成电路的关键尺寸,奠定了器件微缩的基础,即得到更短的沟道长度和实现更低的工作电压。(报告来源:未来智库)

1.3、光刻工艺的影响因素

光刻工艺的分辨率(R,Resolution)是光刻工艺的重要参数之一,其主要由光源波长(λ)、数值孔径(NA)以及工艺难度系数(k)三个因素决定。分辨率R与其它三个影响因素之间的关系可以用经典的瑞利散射公式表示,其中R越小代表光刻工艺的分辨率越高:

可以通过缩短光源波长、提高数据孔径、降低工艺难度系数(注:工艺难度系数越低代表工艺难度越高)的方式来提高光刻工艺的分辨率,以满足更先进的晶圆制造工艺的需求。

光源波长的逐步缩短:从g线到EUV

在现代半导体光刻工艺中,光源从紫外宽谱(-nm)向特定波长光源发展,从nm的汞灯g线可见光发展到nm的汞灯i线中的紫外光,再发展到nm的氟化氪(KrF)及nm的氟化氩(ArF)准分子激光。在KrF和ArF准分子激光光源后,还曾有对于以氟气分子(F2)为激光媒介的准分子激光器作为光源的探究,该光源的波长为nm,但由于浸没式nm光刻技术研发的成功,nm光刻技术很快就被抛弃。在通过浸没式光刻和多重曝光技术将nm光刻推向极致后,13.5nm极紫外(EUV)光刻技术的到来又进一步使得更高的分辨率成为可能。

另外除可见光及紫外光以外,电子束、X射线、离子束等也都可作为曝光光源进行使用,目前利用X射线和离子束作为曝光光源的技术还处于研究阶段,未能得到商用。电子束光刻虽然能够得到极高的分辨率,但是该技术由于自身工艺的限制等原因无法高效地进行大规模量产,因而通常被用来制作光刻工艺中所需的掩膜版。

通过水介质提升数值孔径NA——浸没式光刻

在传统的干法光刻工艺中,光在光刻镜头与光刻胶之间的传播介质是空气,因此最大的数值孔径为1.0,也就是光线和光轴的最大张角为90°,分辨率在NA=1.0时就达到了极限。而浸没式光刻(也称为湿法光刻)其光刻镜头和光刻胶之间被填充了水(折射率大于空气),因此光能够以更大角度在光刻胶中成像,也就是等效于更加大的数值孔径,由此进一步提高了光刻工艺的分辨率。

其实浸没式成像技术最早于19世纪就被提出来了,其目的是提高光学显微镜的分辨率。而这项技术真正大规模应用到现代光刻工艺中是在7-9年间,随着荷兰ASML公司推出数值孔径为1.35NA的XTi系列光刻机,nm浸没式光刻才真正地接替nm干法光刻。随后,再叠加一些辅助的光刻技术,比如分辨率增强技术(RET)、偏振照明、自定义照明、双/多重曝光(多重图案化技术)、自对准空间频率倍增、单方向布线设计等技术,一同推动nm浸没式光刻技术一直延续到了10nm、7nm的半导体工艺节点。

1.4、误区纠正:光刻工艺分辨率≠技术节点

目前全球范围内,已实现大规模量产(HVM)的光刻工艺中最为先进的是台积电TSMC于年宣告实现量产的5nm工艺节点,同时其也宣布3nm工艺将于年下半年实现量产,2nm工艺也在持续规划中。不过需要明确的是,在此处所提到的“5nm”、“3nm”及“2nm”并不代表通过光刻工艺所能得到的特征尺寸,即技术工艺节点与光刻工艺分辨率并不一一对应。

在鳍式场效应晶体管(FinFET)问世之前,国际半导体技术蓝图(ITRS)对于技术节点的传统定义是源极(Source)和漏极(Drain)之间最小金属间距的一半(HalfPitch,HP)。然而当20/22nm节点引入了FinFET以后,HP的减少开始变得缓慢。不过由于三维立体晶体管结构的FinFET的引入,晶体管数量仍然可以沿着摩尔定律增长。以台积电的技术蓝图为例,其5nm技术工艺所对应的栅周期为48nm,金属周期为32nm(即HP为16nm),并非5nm分辨率。而其3nm技术节点所对应的栅周期为39nm,金属周期为26nm。不同晶圆制造厂商在同样命名的节点工艺中,其对应的栅周期和金属周期也存在着区别,并不完全等同。因此相关厂商也决定不再将HP与技术节点相对应,而是采用乘以0.7的理想计算得到下一个技术节点的名称,这也是20/22nm节点之后,14nm、10nm、7nm、5nm等一系列技术节点的由来。

2、“半导体材料皇冠上的明珠”——光刻胶

伴随着光刻工艺的不断发展,光刻用化学品也在飞速发展,主要的光刻用化学品包括有光刻胶、抗反射层、溶剂、显影液、清洗液等。在这些化学品中,光刻胶凭借其复杂且精准的成分组成具有最高的价值,也是整个半导体制造工艺中最为关键的材料之一,有着“半导体材料皇冠上的明珠”之称。

组成成分:光刻胶主要由成膜树脂、溶剂、感光剂(光引发剂、光致产酸剂)、添加剂(表面活性剂、匀染剂等)等部分组成。典型的光刻胶成分中,50%~90%是溶剂,10%~40%是树脂,感光剂占1%~8%,表面活性剂、匀染剂及其他添加剂占比则不到1%。

分类标准:对于半导体光刻胶的分类有多种标准,常用的分类标准包括有:(1)以曝光后光刻胶在显影液中的溶解度变化分为正性光刻胶和负性光刻胶;(2)针对正性光刻胶以是否使用化学放大(ChemicallyAmplified)机制可分为化学放大型光刻胶和非化学放大型光刻胶;(3)以所使用的光刻工艺可分为紫外宽谱光刻胶、g线光刻胶、i线光刻胶、KrF光刻胶、ArF光刻胶、EUV光刻胶、电子束光刻胶等。(报告来源:未来智库)

2.1、负性光刻胶——最传统的光刻胶

光刻胶在经过曝光后,被曝光区域变得可溶于显影剂的为正性光刻胶,反之被曝光区域变得不溶于显影剂的则被称为负性光刻胶。早期的光刻胶材料,如犹太沥青、重铬明胶及其他重铬酸盐胶,都是负性光刻胶。在早期的接触式光刻时代,负性光刻胶因其较高的化学稳定性和较好的成像能力,广泛应用于集成电路板和微电子器件的制造领域。

最早的用于电子工业上的光刻胶是由Eastman-Kodak公司于年生产出来的聚乙烯醇肉桂酸酯系负性光刻胶,而负性光刻胶中应用最为广泛的则是环化橡胶-双叠氮系负性光刻胶。环化橡胶-双叠氮系负性光刻胶由Kodak公司于年研发成功,其感光范围为~nm。该类光刻胶在硅片上具有良好的粘附性,同时具有感光速度快、感光范围宽、抗湿法刻蚀能力强等优点。该类光刻胶以环化橡胶为成膜树脂,以芳香族双叠氮化合物作为交联剂,在紫外光照射下,交联剂发生光化学反应产生自由基使得不同成膜聚合物分子间发生交联,从而变为具有不溶性的聚合物,展现出负性光刻胶的特质。

虽然我们在此处称负性光刻胶的曝光区具有“不溶性”、非曝光区具有“可溶性”,但是实际上通过曝光引起的化学交联作用不足以完全抑制曝光区光刻胶与溶剂之间的相互作用,曝光区光刻胶在显影过程中会发生溶胀现象。由于溶胀现象的产生,导致光刻胶对于衬底的附着力降低,同时也会使得曝光区光刻胶的图案变形。在微米级别的光刻工艺中,溶胀现象所导致的图案变形问题可以通过选择合适的显影液或其他手段来进行控制,对于整体微观图案的尺寸影响程度不大。然而随着光刻工艺分辨率需求的不断提升,特征尺寸在不断缩小,负性光刻胶的溶胀问题的负面影响更加凸显,导致其难以应用于分辨率在2μm以下的光刻工艺中。

2.2、非化学放大型正性光刻胶——重氮萘醌/酚醛树脂

体系光刻胶(DNQ-Novolac)正性光刻胶可分为非化学放大型与化学放大型光刻胶两大类,其中非化学放大型光刻胶主要以重氮萘醌(DNQ)-酚醛树脂(Novolac)光刻胶为主,并主要应用于g线和i线光刻工艺中。

重氮萘醌-酚醛树脂体系光刻胶的起源可追溯至年,而其在半导体领域的应用则是随着20世纪70年代投影光刻技术的引入迅速扩展,并于年开始逐渐取代环化橡胶-叠氮化物负性光刻胶。相较于环化橡胶-叠氮化物负性光刻胶而言,重氮萘醌-酚醛树脂体系光刻胶拥有更高的对比度、成像能力、抗刻蚀能力,同时也不具有溶胀性,这都促使了当时IC产业光刻胶从环化橡胶-叠氮化物体系向重氮萘醌-酚醛树脂体系的大规模转变。

2.2.1、重氮萘醌型感光化合物(PAC)

重氮萘醌-酚醛树脂体系光刻胶的主要成分是重氮萘醌和酚醛树脂,其中含有重氮萘醌的组分被称为感光化合物(Photo-ActiveCompound,PAC)。在重氮萘醌的衍生物中,光化学活性较高的主要是5-位取代和4-位取代的重氮萘醌磺酸酯类衍生物。由于重氮萘醌属于重氮类化合物,其在吸收nm(i线)或nm(g线)波长的光后,重氮官能团将脱去并发生结构重排,邻位的羰基遇热水解后变成羧酸,可溶解于碱性溶液中。因此对于重氮萘醌-酚醛树脂体系光刻胶而言,其显影液主要为水相碱性溶液(如TMAH)。

在重氮萘醌-酚醛树脂体系光刻胶中,对于未曝光区域重氮萘醌的存在可以抑制酚醛树脂在碱性显影液中的溶解,而曝光区域内重氮萘醌结构转变为茚酸结构可溶于碱性溶液,由此重氮萘醌-酚醛树脂体系光刻胶展现出了正性光刻胶的特点。而针对重氮萘醌对于酚醛树脂的溶解抑制作用,则存在着氢键作用、碱催化偶联反应等不同的理论说法。

重氮萘醌其实只是感光化合物PAC的组成部分之一,PAC的组成成分中还包括酚类骨架化合物,该类骨架化合物上有多个羟基可以与重氮萘醌相连。通过选择具有不同骨架结构、不同取代位点数量、不同取代位点间距的骨架化合物,可以调节PAC的反应能力,进而影响重氮萘醌-酚醛树脂光刻胶的整体性能。

2.2.2、酚醛树脂及其它组成成分

在重氮萘醌-酚醛树脂体系光刻胶中,所用到的酚醛树脂属于线性聚合物,往往由间甲酚和邻甲酚的混合物与甲醛在酸催化作用下聚合而成。

影响酚醛树脂性能的主要是酚醛树脂分子量、分子量分布、原料的化学组成和骨架中亚甲基的相对位置。但由于甲酚与甲醛之间的聚合反应难以控制,因此每一批酚醛树脂的合成都无法完全相同,导致某一特定的化学组分及分子量分布在实际生产过程中难以复现,这也对酚醛树脂在具有更高分辨率的光刻技术中的应用造成了一定程度限制。此外,由于酚醛树脂的玻璃化转变温度比较低,也导致了该类材料在后续的等离子体刻蚀和离子注入等工艺阶段容易发生图像畸变。

除了重氮萘醌和酚醛树脂这两类这要成分以外,在重氮萘醌-酚醛树脂体系光刻胶中还需要有特定的溶剂和添加剂。由于重氮萘醌-酚醛树脂体系光刻胶中含有重氮化合物不够稳定,通常需要加入还原剂或抗氧化剂以稳定其中的重氮化合物。

2.3、DUV光刻胶——化学放大型KrFArF

光刻胶在20世纪90年代初期,半导体光刻工艺的技术节点已发展至线宽≤0.25μm,i线光刻技术及重氮萘醌-酚醛树脂体系光刻胶已不能满足如此高的分辨率要求,因此人们开始寻求适用于具有更短波长的深紫外(DeepUltra-Violet,DUV)的光刻胶体系,即DUV光刻胶。

当时的KrF和ArF等深紫外光刻机的曝光剂量都比较低,对于量子产率只有0.2~0.3的重氮萘醌-酚醛树脂体系光刻胶而言,只有极大程度地提高其灵敏度,最终曝光所产生的图像的对比度才能满足要求。此外,当光线从光刻胶顶部向光刻胶底部传播时会被逐渐吸收,如果底部光强不足,外加光刻胶灵敏度较低,则最终容易形成梯形形貌。梯形形貌会明显影响后续工艺的正常进行,从而限制光刻工艺分辨率的进一步提升。因此,提高光刻胶灵敏度的“化学放大”势在必行。

年,美国IBM公司Ito和Wilson等人正式提出了化学放大型光刻胶(ChemicallyAmplifiedResist,CAR)的概念。化学放大型光刻胶在光引发下能够产生一种催化剂,促使光化学反应迅速进行或者引发链式反应,从而快速改变基质性质进而产生图像。化学放大型光刻胶通常由聚合物骨架、光致产酸剂(Photo-AcidGenerator,PAG)、刻蚀阻挡基团、酸根、保护基团、溶剂等组成。

2.3.1、光致产酸剂(Photo-AcidGenerator,PAG)

化学放大的效果主要由PAG带来,PAG经过光照后可产酸,催化分子链反应,增强曝光部分和未曝光部分的溶解性差异。根据不同的化学结构PAG可分为鎓盐类、二甲酰亚胺N-磺酰基类、安息香磺酰酸类、硝基苯磺酸类、砜类、肟酯类、三嗪类等。在选择PAG时,要考虑其产酸效率、酸扩散速率、耐热性、透明性、溶解性、酸性强弱、分解挥发产物等因素。

三苯基六氟锑酸盐(TPS-SbF6)是首例用于化学放大型光刻胶的PAG,然而由于其含有金属离子容易对电子设备造成污染,所以逐渐被磺酸盐类取代。目前,KrF和ArF光刻胶中多用鎓盐来作为PAG,例如三芳基硫鎓盐和二芳基碘鎓盐。鎓盐由阳离子和阴离子组成,因此可以通过设计阴阳离子的结构达到改善PAG性能的目的,特别是PAG的阴离子结构对光刻胶的分辨率、灵敏度和线边粗糙度等关键指标有重要影响。

2.3.2、DUV光刻胶的树脂

KrF光刻胶的树脂——聚4-羟基苯乙烯(PHOST)

聚4-羟基苯乙烯(PHOST)因其在nm波长下的透明性、高灵敏度和抗刻蚀性等优势,成为了用于KrF光刻技术的光刻胶的主要成分。通过引入不同的酸致脱保护基团,在光致产酸剂的配合下就可以使得KrF光刻胶拥有一定的光响应性,从而在光照条件下发生聚合物的溶解度变化。常见的酸致脱保护基团包括4-叔丁基氧基羰基(t-BOC)类、酯类和乙缩醛类三种。

目前主流的KrF化学放大型正性光刻胶往往是具有多种取代基团的共聚物,通过调节聚合物整体的分子量和带有不同取代基团单体的配比来调节光刻胶的性能。根据KrF光刻胶的活化能,可以将KrF光刻胶分为高活化能胶(俗称高温胶,如ESCAP)和低活化能胶(低温胶,如乙缩醛类)。高温胶和低温胶因脱保护的温度差异,导致了比较明显的性能差异。

此外,由于空气中存在有一定量的碱性分子,在KrF光刻胶曝光后,光刻胶会接触空气导致曝光后所产生的光酸会被空气中的碱性成分中和掉,最终会造成光刻胶灵敏度的大幅度变化,这一现象被称为曝光到显影的时间延迟问题(PED)。为了解决这一问题,工业界除了采取在洁净室、光刻机等关键地方安装化学成分过滤器以外,还可以通过在光刻胶表面涂布一层保护层来隔绝空气中的碱性物质。(报告来源:未来智库)

ArF光刻胶的树脂——聚甲基丙烯酸酯类(PMA)

当光刻光源波长来到nm时,PHOST中的苯环对于nm波长的光存在有强烈吸收,完全无法用于nm光刻中。而聚甲基丙烯酸酯类(PMA)材料在nm波长处拥有很高的透明度(即对nm深紫外光的吸收度较低),但存在抗刻蚀能力较差的问题。

为了保留PMA在nm处的高透明度,同时增强聚甲基丙烯酸酯类树脂的抗刻蚀能力,通常会引入含有较大的保护基团的甲基丙烯酸酯类单体,如降冰片烯基、乙基环辛烷基、甲基金刚烷基等。这些带有双环或者三环结构的脂肪环类甲基丙烯酸酯类单体拥有与苯环类似的抗刻蚀能力。

2.3.3、浸没式ArF光刻胶的额外组分——表面隔水涂层

如前文所述,ArF浸没式光刻最为显著的特点就是在镜头和光刻胶中间引入了水。对于ArF化学放大型光刻胶而言,光刻胶经曝光产生的光酸对水具有亲和性,会被水浸析出来,导致光刻失败。因此,如果要将传统的ArF光刻胶用于浸没式光刻中,就需要引入一层表面隔水的涂层,该涂层需要具有以下性质:

(1)不溶于水,阻止水浸透到光刻胶中,但需溶于显影液中(如TMAH);

(2)光刻胶组分不溶于隔水涂层的溶剂中;

(3)涂层与水的后退接触角较高(通常70°),不影响硅片平台在曝光镜头下的高速移动;

(4)涂层光学折射率和厚度可减少界面反射和光学信息的损失。

用于ArF浸没式光刻技术的表面隔水涂层总共经历了三种不同的方法:溶剂可溶表面隔水涂层、显影液可溶性表面隔水涂层和光刻胶自生成表面隔水涂层。其中溶剂可溶表面隔水涂层通常由含氟聚合物组成,需要使用额外的有机溶剂去除,并不利于实际的大规模生产,因此未被商用。最为理想的是自生成表面隔水涂层,但同时它也需要拥有与显影液可溶性表面隔水涂层相同的性质。

2.4、EUV光刻胶

在EUV光刻胶的实际使用中,考虑到EUV光刻胶对于分辨率的极高要求,那么与之相匹配的线宽粗糙度要求也将同步缩小。在仍考虑使用化学放大型光刻胶的前提下,在EUV光刻胶中需要降低曝光后所产生的光酸的扩散,以降低最终形成的纳米线条的线宽粗糙度。目前的主流方法是使用聚合物键合型光致产酸剂(PolymerBoundPAG,PBP),即将PAG与聚合物大分子以共价键的形式连接起来形成含有PAG的光刻胶树脂。

当前商用的EUV光刻胶树脂的化学组成除了PBP这一成分外,其余的树脂单体其实与ArF光刻胶树脂所用的甲基丙烯酸酯类树脂较为类似,不过具体的树脂分子量、组成比例还需要根据实际情况进行调节。

此外,还有一些处于实验验证阶段的EUV光刻胶曾被研究者们发表于相关学术文章中,例如含有富勒烯结构的负性小分子EUV光刻胶、含有放射状结构/稠环类结构/环状结构/梯状结构的正性小分子EUV光刻胶等,同时还有研究团队在EUV光刻胶体系中引入金属组分以增强光刻胶对于EUV光的吸收。由于这些还仅停留在实验室阶段,同时与当前国内光刻胶市场关联不大,因此不再赘述。

2.5、光刻胶的生产与验证流程

光刻胶的生产以物理过程为主,仪器设备资本开支及维护成本较高

光刻胶厂商生产光刻胶所使用的树脂(单体)、溶剂、感光剂、添加剂等原料并不一定需要完全实现自主生产。在拥有光刻胶配方相关知识产权的前提下,光刻胶配方中的部分原料或全部原料可通过供应商进行采购或者通过代工厂进行生产。不过出于对供应链稳定性的考虑,也有相当一部分光刻胶厂商拥有全产业链的产线布局,可自主生产大部分关键光刻胶原料。

在不考虑原料制备的前提下,光刻胶的生产过程基本以物理过程为主。大规模商业化的光刻胶的生产流程先是需要清洗反应容器,然后依次加入溶剂、树脂、感光剂和添加剂。待各种物质充分溶解后,提取少量混合溶液进行分析,以保证光刻胶成分符合用户要求。而后对满足要求的溶液进行过滤、分装;对于不符合标准的溶液需要重新生产,对成分配比进行调整,如果始终不合格则会进行降级或报废处理。

因此,为了保证出厂光刻胶产品的质量,光刻胶生产厂商除需要配备光刻机进行自主曝光测试外,还需要配备气相色谱(GC)、高纯液相色谱(HPLC)、扫描电子显微镜(SEM)、膜厚仪、台阶仪等一系列检测、分析仪器。这些设备的购置本身就需要较大额度的资本开支,同时在后续的使用过程中还需要考虑仪器设备的维护成本和技术操作人员的人工成本。

光刻胶的研发只是开始,产品成功导入才是关键

光刻胶产品的研发周期本就不短,但产品研发的完成仅仅只是开始。在产品配方初步确定后,光刻胶厂商需要与晶圆代工厂商进行沟通,根据代工厂商相应产品相应制程的Baseline情况进行光刻胶配方的调整,并在自有的曝光平台上进行自主曝光测试。由于不同厂家和不同产线的曝光条件存在差异,因此还需要在代工厂商处进行送样曝光测试。

在曝光测试完成后,还需进一步针对不同线宽条件下的曝光结果再次进行配方调整,以确保曝光图案质量的一致性。曝光测试完成后后续还需要对曝光图案进行刻蚀,并对刻蚀后在基板上所形成的结构图案作进一步测试表征。在所有的表征都符合要求后,光刻胶样品还需在实际的生产线上进行数个月的产线测试,以确保光刻胶厂商产品供应的稳定性。从初次送样到完成最终的产线测试,其间将历经数轮测试,整个测试验证周期一般需要12-18个月。

而所有测试结果的成功也不一定意味着产品的成功导入,晶圆代工厂商还需与其终端客户进行沟通确认,终端客户同意使用来自新供应商的原料产品后,光刻胶厂商才能最终获得正式的产品订单。此后,光刻胶厂商需要持续确保产品供应的稳定和质量安全,并对晶圆代工厂商的需求进行及时响应,以此来保证所获订单的长期稳定,同时避免由于光刻胶产品的质量问题所导致的对客户的大额赔偿。

3、为什么我们看好大陆半导体光刻胶产业?

目前全球的光刻胶生产企业主要集中在日本与美国,在最为尖端的ArF干法光刻胶、ArF浸没式光刻胶和EUV光刻胶产品领域,日本与美国厂商拥有绝对的垄断地位,而我国在这些尖端半导体光刻胶产品上虽有一定的技术储备和产品验证,但是在量产层面完全处于空白。

面对着如此之大的技术差距和产品代际差距,我们仍然看好大陆半导体光刻胶行业的未来发展。我们的主要信心来自于两点:(1)为保证国家安全、“强化国家战略科技力量”,光刻胶等一系列“卡脖子”的材料行业的发展将会获得国家相关政策的大力支持;(2)我国晶圆代工产能增速最快,且主要为成熟产能,将极大提升对中低端半导体光刻胶的需求量,有利于国产光刻胶产品的导入,推动国产企业产品销售和研发进入良性循环。

3.1、政策端——“强化国家战略科技力量”,行业政策与“大基金”助力突破“卡脖子”领域

半导体行业是关乎中国科技独立自主的重要领域,中国政府持续出台相关政策推进行业发展及规划蓝图。自21世纪初的《极大规模集成电路制造装备及成套工艺》项目(即“02专项”)到“十二五”规划、“十三五”规划及各类政策文件,政府部门对半导体行业的重视度、支持度,对相关企业的支持力度逐年增强,通过政策、科研专项基金、产业基金等多种形式为相关企业提供支持。(报告来源:未来智库)

国家大基金是为促进集成电路产业发展设立的,其全称是“国家集成电路产业投资基金”,目前已有两期,均主要投资于集成电路产业。大基金是国家对集成电路产业的政策支持的重要体现。

国家大基金一期于年9月成立,一期注册资本.2亿元,投资总规模达亿元,主要股东是财政部、国开金融、中国烟草、中国移动、紫光通信等,投资期、回收期、延展期各5年,投资计划为期15年。国家大基金二期于年10月22日注册成立,注册资本为.5亿元。大基金二期是一期的延续,相比于一期的规模扩大了%,可见国家扶持集成电路产业的决心。

在股东方面,大基金二期同样由财政部、国开金融作为最大股东,两者认缴出资额分别为亿元和亿元。不过从大基金二期整体来看,其资金来源更加多样和市场化,共有27位股东,囊括央企、地方国企和民企。

从大基金一期的投资细分方向来看,一期主要侧重于晶圆代工、设计和封测等主要的产业大环节的投资布局,而对半导体材料和设备则投资较少。同时大基金

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