半导体专题篇二：光刻胶

一、光刻胶概述

（一）光刻工艺

光刻工艺通俗来讲就是在晶圆上覆盖一层光刻胶，由于光刻胶含有光敏材料，受到特定光照后材料性质会发生变化，因此可以让光透过设计好线路图案的掩膜版，照在光刻胶上，被照到的光刻胶会发生改变溶解度变得易于溶解（以正胶为例），然后将晶圆上被曝光的光刻胶溶解清洗，然后经过刻蚀、沉积、离子注入等工序形成线路，最后清洗掉剩余的光刻胶。

就如同光透过胶片（掩膜版）把照片打在幕布（硅片）上，光刻胶就像一层光敏保护膜，被打到的部分膜就容易被溶解掉，洗去需要刻蚀的区域的光刻胶，保留该保留区域的光刻胶，然后将整张幕布放入腐蚀性液体中，最后洗去光刻胶，就可以在幕布（硅片）上，雕刻出照片（线路）的图案。这就是半导体光刻的大致原理。

（二）光刻胶的构成

光刻胶主要是由树脂、光引发剂、溶剂、单体和其他助剂组成。树脂主要是用于把光刻胶中不同材料聚在一起的粘合剂，给予光刻胶机械和化学性质。光引发剂，又称光敏剂或光固化剂，系光刻胶材料中的光敏成分，在吸收一定波长的紫外光或可见光能量后，可分解为自由基或阳离子并可引发单体发生化学交联反应。因此树脂和光引发剂是最重要的组成部分。

根据化学反应机理不同，光刻胶可分为正胶和负胶，最简单的区分方法就是，正胶感光后变“软”，负胶感光后变“硬”，“软”的部分会被溶解，“硬”的部分会被保留，所以同一块掩膜版，正胶和负胶感光溶解后的图案凹凸相反。

（三）光刻胶的分类

光刻胶按应用领域可以分为PCB光刻胶、LCD光刻胶、半导体光刻胶。

半导体光刻胶中按曝光波长的分类，又可以分为G线、I线、KrF、ArF和EUV五种类型，波长按顺序降低，对应制程也顺次缩小。从市场规模上看，全球以ArFi（浸没式）、KrF为主流，国内以ArF（干式）、KrF为主流，合计占比均超过70%。

二、光刻胶竞争格局和技术难点

（一）竞争格局

日美厂商占据了全球光刻胶市场绝大份额，核心技术也掌握在日美大厂手中。日本合成橡胶（JSR）、日本东京应化、美国杜邦-罗门哈斯、日本信越化学、日本住友化学、日本富士电子材料六家大厂垄断半导体光刻胶市场。2019年的数据是，日本厂商几乎垄断先进制程市场，占据全球64%以上的g/i线光刻胶市场、83%以上的ArF光刻胶市场、74%以上的KrF光刻胶市场。日韩、欧美主要厂商已实现高端制程光刻胶的量产。

（二）技术难点

1、配方壁垒

配方研发是通过几百个、几千个树脂、光酸和添加剂的排列组合尝试出来，且难以通过现有产品反向解构出其配方。

2、配套光刻机壁垒

光刻胶需要通过相应的光刻机进行测试和调整，目前国际光刻机龙头厂商所在地区对我国实施技术封锁，国产光刻机产品较少，且技术水准与海外龙头有较大差距，可供光刻胶厂商测试的资源较少，且光刻机设备本身价格高昂。

3、稳定性问题

产品纯度、金属离子杂质控制等也是光刻胶生产工艺中需面临的技术难关，光刻胶纯度不足会导致芯片良率下降。而从实验室到稳定量产又是一道难关。