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2017年我国晶圆制造与封测领域功能化学品行业应用情况、制造工艺及全球新增分布情况分析(图)


         在半导体晶圆制造和后端封装测试过程中均使用到了涉及电镀液、清洗液等功能材料化学品,此部分化学品具有用量少,销售价格高,下游客户粘性大的特点。

         集成电路芯片主要是底层数以万计的电路通过互联而成,传统8寸一下晶圆制程工艺涉及铝互联工艺,随着晶圆制程技术水平加深,芯片尺寸逐步缩小,以硫酸铜为原液的电镀工艺逐步形成,实现在12寸晶圆制程中铜互联工艺达到几十层的效果,每一层都需要经过刻蚀、显影、电镀铜、光刻胶清洗和剥离等诸多工艺,最终使得电路按照设计互联,从效果层面来讲主要是在晶圆沟槽上采用电镀的方法沉积、填充金属铜的工艺。
 
图:晶圆加工制程中铜互联功能化学品产品应用
         参考观研天下相关发布的《2018-2023年中国半导体产业市场现状规划调查与投资价值前景评估报告

         在下游封装领域,由于国内封装规模迅速扩大,电子终端产品不断更新换代,对半导体产品提出提高集成度、缩小产品体积、降低成本等要求,新的晶圆级封装技术不断出现,传统封装工艺是在晶圆加工后首先切割,后续封装;晶圆级新型装技术多采用晶圆凸块(Bumping)以及硅通孔(TSV)的封装工艺,是实现整体封装后后续切割加工。新型封装技术与传统封装技术对应着不同的终端产品,对于传统封装业务实现有效互补。
图:传统芯片制造封装与晶圆级芯片制造封装工艺对比
 
         其中晶圆凸块(Bumping)工艺具体包括:
         1) 形成有铝接触点的晶圆;
         2) 溅射Ti/Cu合金;
         3) 涂抹光刻胶;
         4) 显影曝光;
         5) 电镀铜/焊料;
         6) 去除光刻胶;
         7) 凸点下金属层(UBM)的剥离与清洗。

         在其中第5步涉及铜电镀液使用,第6步、第7步涉及光刻胶配套功能化学品的使用。
         晶圆硅通孔(TSV)镀铜工艺包括:


         1) 旋转涂布光刻胶;
         2) 模板遮挡曝光显影;
         3) 刻蚀去除二氧化硅层;
         4) 打孔(形成硅层通孔);
         5) 去除光刻胶层;
         6) PVD(物理气相沉积)法溅射种子层与阻挡层;
         7) 铜电镀液电镀填孔。

         其中第5步涉及光刻胶配套功能化学品的使用,第7步涉及铜互联电镀液的使用。

         根据预计,2017年至2020年,全球将有62座新的晶圆厂投产,这些新增的晶圆厂以量产晶圆厂占大多数,只有7座为研发或试产厂。其中将有26座新晶圆厂座落在中国,在新增晶圆中占比达42%。这些位于大陆的晶圆厂2017年预计将有6座上线投产,2018年则达到高峰,共13座晶圆厂加入营运,这些将于2018年完工的晶圆厂多数为晶圆代工厂。美国将有10座晶圆厂位居第二,中国台湾地区估计也会有9座,欧洲、韩国和日本则共计17座。
图:2017-2020年全球新增晶圆厂分布
 
         下游晶圆产线不断扩产将带动后端封测业务,同时对于上游功能化学品配套材料需求提升。目前,以上海新阳为代表的本土企业率先突破技术瓶颈,实现进口替代,电镀液和清洗液等产品进入中芯国际28nm晶圆加工制程;以飞凯材料为代表的企业整合台湾地区优质标的布局半导体后端封测上游材料领域,现已完成收购长兴昆电60%股权、大瑞科技100%的股权,分别进入半导体封测锡球领域和塑封材料领域,同时公司公告拟收购力绅科技45%股权,进入先进封装电镀液领域。在自主研发与产业整合并行条件下,国内企业从前端晶圆制造到后端封测领域实现功能材料产品的技术突破。

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