淺談半導(dǎo)體靶材

時間：2019-12-16作者：醴陵市利吉升新材料有限公司瀏覽：750

靶材，特別是高純度濺射靶材應(yīng)用于電子元器件制造的物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition，PVD)工藝，是制備晶圓、面板、太陽能電池等表面電子薄膜的關(guān)鍵材料。

所謂濺射，是制備薄膜材料的主要技術(shù)，也是PVD的一種。它通過在PVD設(shè)備中用離子對目標物進行轟擊，使得靶材中的金屬原子以一定能量逸出，從而在晶圓表面沉積，濺鍍形成金屬薄膜，其中被轟擊的固體是用濺射法沉積薄膜的原材料，稱為濺射靶材。

相比PVD的另一種工藝——真空鍍膜，濺射鍍膜工藝可重復(fù)性好、膜厚可控制，可在大面積基板材料上獲得厚度均勻的薄膜，所制備的薄膜具有純度高、致密性好、與基板材料的結(jié)合力強等優(yōu)點，已成為制備薄膜材料的主要技術(shù)。

靶材有多種分類方法，如按化學(xué)成份分類，按形狀分類，以及按應(yīng)用領(lǐng)域分類。本文內(nèi)容主要是按應(yīng)用領(lǐng)域分類展開的。

應(yīng)用要求

對靶材用量較大的行業(yè)主要有半導(dǎo)體集成電路、平板顯示器、太陽能電池、磁記錄介質(zhì)、光學(xué)器件等(這些就是按應(yīng)用分類的)。其中，高純度濺射靶材主要用于對材料純度、穩(wěn)定性要求較高的領(lǐng)域，如半導(dǎo)體、平板顯示器、太陽能電池、磁記錄介質(zhì)等。

本文主要討論靶材在半導(dǎo)體當(dāng)中的應(yīng)用情況。

在所有應(yīng)用中，半導(dǎo)體對濺射靶材的技術(shù)要求和純度較高，價格也較為昂貴，這方面的要求明顯**平面顯示器、太陽能電池等其他應(yīng)用領(lǐng)域。半導(dǎo)體芯片對濺射靶材的金屬材料純度、內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)等方面都設(shè)定了較其苛刻的標準，若濺射靶材的雜質(zhì)含量過高，形成的薄膜就無法達到使用所要求的電性能，且在濺射過程中易在晶圓上形成微粒，導(dǎo)致電路短路或損壞，將嚴重影響薄膜的性能。

芯片制造對濺射靶材金屬純度的要求較高，通常要達到99.9995%以上，而平板顯示器、太陽能電池分別要求達到 99.999%、99.995%以上即可。

除了純度之外，芯片對濺射靶材內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)等也設(shè)定了較其苛刻的標準，需要掌握生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵技術(shù)，并經(jīng)過長期實踐才能制成符合工藝要求的產(chǎn)品。

**高純度金屬及濺射靶材是電子材料的重要組成部分，濺射靶材產(chǎn)業(yè)鏈主要包括金屬提純、靶材制造、濺射鍍膜和終端應(yīng)用等環(huán)節(jié)，其中，靶材制造和濺射鍍膜環(huán)節(jié)是整個濺射靶材產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

市場規(guī)模

隨著消費電子等終端應(yīng)用的飛速發(fā)展，高純度濺射靶材的市場銷售額日益擴大。據(jù)統(tǒng)計，2015 年，**高純?yōu)R射靶材市場的銷售額達94.8億美元，其中，半導(dǎo)體用濺射靶材的市場銷售額為11.4億美元。

中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2015年，中國高純度濺射靶材的市場需求規(guī)模約為153.5億元人民幣，約占當(dāng)年**市場的24.17%。

有預(yù)測顯示，未來5年，世界濺射靶材的市場規(guī)模將**過160億美元，高純度濺射靶材市場復(fù)合年均增長率CAGR可達13%。

來自WSTS的統(tǒng)計，預(yù)計**靶材市場，在2017~2019年增速同上，也為13%。2016年**濺射靶材市場容量為113.6億美元，相比于2015年的94.8億美元，增長了20%?？赏扑愠?018年**高純?yōu)R射靶材市場規(guī)模約145億美元，折合人民幣約983億元。

靶材企業(yè)

目前，**的靶材制造行業(yè)，特別是高純度的靶材市場，呈現(xiàn)寡頭壟斷格局，主要由幾家美日大企業(yè)把持著，如日本的三井礦業(yè)、日礦金屬、日本東曹、住友化學(xué)、日本愛發(fā)科，以及美國霍尼韋爾、普萊克斯等。

根據(jù)有研新材公告數(shù)據(jù)估算，日礦金屬是**較大的靶材供應(yīng)商，靶材銷售額約占**市場的30%，霍尼韋爾在并購Johnson Mattey、整合高純鋁、鈦等原材料生產(chǎn)廠后，占到**市約20%的份額，此外，東曹和普萊克斯分別占20%和10%。

圖：**靶材市場被幾大美日制造商把持。來源，有研新材

雖然市場主要被美日的幾家大企業(yè)把持，但隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展和工業(yè)化水平的不斷提升，特別是近些年半導(dǎo)體及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我國國內(nèi)也涌現(xiàn)出了一批優(yōu)秀的靶材企業(yè)，如江豐電子、有研新材、隆華節(jié)能、阿石創(chuàng)、北京格林東輝真空科技、江西睿寧**材料、江蘇比昂電子材料等。

中國靶材產(chǎn)業(yè)格局

中國半導(dǎo)體工業(yè)的相對落后導(dǎo)致了高純度濺射靶材產(chǎn)業(yè)起步較晚。受到技術(shù)、資金和人才的限制，多數(shù)國內(nèi)廠商還處于企業(yè)規(guī)模較小、技術(shù)水平偏低、以及產(chǎn)業(yè)布局分散的狀態(tài)。

究其原因，一方面，濺射鍍膜工藝起源于國外，對所需濺射靶材的性能要求高、專業(yè)性強，屬于技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，而我國企業(yè)都為新進入者，在技術(shù)、人才等方面差距明顯。另外，靶材行業(yè)下游客戶認證周期長，定制化程度高，要成為正式供應(yīng)商，一般需要2~3 年，且一旦成為供應(yīng)商，將保持相對穩(wěn)定的關(guān)系，難以被打破，這對后來者是個不小的挑戰(zhàn)。

目前，國內(nèi)靶材廠商主要聚焦在低端產(chǎn)品領(lǐng)域，在半導(dǎo)體、液晶顯示器和太陽能電池等市場還無法與**成員全面競爭，但是，依靠國內(nèi)的巨大市場潛力和利好的產(chǎn)業(yè)政策，以及產(chǎn)品價格優(yōu)勢，它們已經(jīng)在國內(nèi)市場占有一定的市場份額，并逐步在個別細分領(lǐng)域搶占了部分**大廠的市場空間。

近年來，我國**制定了一系列產(chǎn)業(yè)政策，如863計劃、02專項基金等來加速濺射靶材供應(yīng)的本土化進程，推動國產(chǎn)靶材在多個應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)從無到有的跨越。這些都從國家戰(zhàn)略高度扶植并推動著濺射靶材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大。

目前國內(nèi)靶材行業(yè)已經(jīng)初具規(guī)模，隨著國內(nèi)靶材企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，在半導(dǎo)體、面板以及光學(xué)器件等領(lǐng)域出現(xiàn)了具備和日美跨國集團競爭的本土靶材企業(yè)。

以我國靶材**企業(yè)江豐電子為例，該公司的半導(dǎo)體靶材產(chǎn)品已應(yīng)用于以臺積電為代表的著名晶圓代工廠商的**制造工藝，在14/16nm技術(shù)節(jié)點實現(xiàn)批量供貨，聯(lián)電也是該公司的大客戶，此外，格芯、意法半導(dǎo)體也都采用了其產(chǎn)品，同時，該公司也是本土晶圓代工**企業(yè)中芯**、華宏等的優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商，滿足了國內(nèi)廠商在28nm技術(shù)節(jié)點的量產(chǎn)需求。有統(tǒng)計顯示，江豐電子的產(chǎn)品已經(jīng)成功打入了**280多個半導(dǎo)體芯片制造工廠。

江豐電子還完成了國家02重大專項(300mm硅片工藝用Al、Ti、Ta靶材制造技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化)項目驗收，所生產(chǎn)的產(chǎn)品直接用于iphone6、奧迪等產(chǎn)品，iPhone 7**處理器A10芯片也采用了該公司的產(chǎn)品，這是中國電子材料**次大規(guī)模應(yīng)用在16nm FinFET+技術(shù)產(chǎn)品上。

此外，有研億金也實現(xiàn)了為本土芯片封測廠長電科技等的批量供貨。

另外，我國的隆華節(jié)能、有研新材、阿石創(chuàng)等也已經(jīng)進入國內(nèi)外主流半導(dǎo)體、平板顯示、光伏、光學(xué)器件企業(yè)供應(yīng)鏈體系，且已經(jīng)在部分企業(yè)本土產(chǎn)線實現(xiàn)大批量供貨。在面板靶材領(lǐng)域，隆華節(jié)能子公司四豐電子實現(xiàn)了高純鉬靶材向三星、LG、京東方、國星光電等國內(nèi)外顯示**的直接供貨。此外，江豐生產(chǎn)用于G8.5代、G6代液晶面板的**高純鋁濺射靶材也已開始給國內(nèi)液晶面板的**企業(yè)供貨。在光學(xué)器件領(lǐng)域，阿石創(chuàng)已經(jīng)實現(xiàn)為群創(chuàng)、藍思科技、伯恩光學(xué)等光學(xué)器件**企業(yè)批量供貨。

半導(dǎo)體驅(qū)動靶材市場快速增長

WSTS預(yù)計，2018年**半導(dǎo)體規(guī)模增速達12.4%。2010~2016年，**半導(dǎo)體銷售額保持平穩(wěn)發(fā)展，而2017年**市場增速**預(yù)期，達21.62%，特別是存儲器市場，增速高達61.49%。一方面，存儲芯片需求旺盛，產(chǎn)品價格大幅上漲，另一方面，物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子、AI等新應(yīng)用拉動下游需求，WSTS 預(yù)計，在AI、智能駕駛、5G、VR/AR等需求持續(xù)帶動下，2018年**半導(dǎo)體行業(yè)將實現(xiàn)12.4%的增速，2019年的增速預(yù)估為4.4%。

此外，中國大陸地區(qū)近些年迎來了建廠熱潮。SEMI數(shù)據(jù)顯示，2016~2017年，**新建了17座12英寸晶圓代工廠，其中有10座位于中國大陸。**來的投資計劃看，2017~2020是晶圓廠投資的高峰期，預(yù)計**新增半導(dǎo)體產(chǎn)線62條，其中有26條位于中國大陸，占總數(shù)的42%。

在這樣的產(chǎn)業(yè)背景下，**對于晶圓的需求量將不斷提升。據(jù)SEMI預(yù)測，未來兩年，**晶圓出貨量將從2017年的11448百萬平方英寸上升到2019年的12235百萬平方英寸.年復(fù)合增長率為3.38%。

基于此，2017年，**晶圓制造材料市場規(guī)模達到259.8億美元，其中，靶材在晶圓制造和封測中占比均在3%左右，預(yù)計2018年**晶圓制造用靶材的市場增速可達19%，封測用靶材增速較高，將達到26%。

我國國內(nèi)的靶材市場需求也會大幅增加，同時，隨著國內(nèi)濺射靶材技術(shù)的不斷成熟，再加上其先天的性價比優(yōu)勢，預(yù)計2018年中國半導(dǎo)體靶材市場增速有望達到60%，遠****平均水平。


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• 詞條

  詞條說明

• 導(dǎo)體靶材行業(yè)市場、產(chǎn)品種類及技術(shù)壁壘分析

  1、 半導(dǎo)體濺射靶材行業(yè)市場空間廣根據(jù)統(tǒng)計，2015 年**半導(dǎo)體材料銷售額為435 億美元，其中晶圓制造材料銷售額為242 億美元，封裝材料為193 億美元。在晶圓制造材料中，濺射靶材約占芯片制造材料市場的2.6%。在封裝測試材料中，濺射靶材約占封裝測試材料市場的2.7%。從2011-2015年，世界半導(dǎo)體用靶較濺射材料市場從10.1億美元，增長至11.4億美元，復(fù)合增長率為3.1%。2016年

• 鈀靶材的制作方法

  目前靶材的制備主要有鑄造法和粉末冶金法。鑄造法：將一定成分配比的合金原料熔煉，再將合金溶液澆注于模具中，形成鑄錠，最后經(jīng)機械加工制成靶材，鑄造法在真空中熔煉、鑄造。常用的熔煉方法有真空感應(yīng)熔煉、真空電弧熔煉和真空電子轟擊熔煉等，其優(yōu)點是靶材雜質(zhì)含量(特別是氣體雜質(zhì)含量)低，密度高，可大型化;缺點是對熔點和密度相差較大的兩種或兩種以上金屬，普通熔煉法難以獲得成分均勻的合金靶材。粉末冶金法：將一定成分

• 釕靶材廠家分享靶材的分類

  釕靶材廠家分享靶材的分類⒈金屬靶材鎳靶、Ni、鈦靶、Ti、鋅靶、Zn、鉻靶、Cr、鎂靶、Mg、鈮靶、Nb、錫靶、Sn、鋁靶、Al、銦靶、In、鐵靶、Fe、鋯鋁靶、ZrAl、鈦鋁靶、TiAl、鋯靶、Zr、鋁硅靶、AlSi、硅靶、Si、銅靶Cu、鉭靶T、a、鍺靶、Ge、銀靶、Ag、鈷靶、Co、金靶、Au、釓靶、Gd、鑭靶、La、釔靶、Y、鈰靶、Ce、鎢靶、w、不銹鋼靶、鎳鉻靶、NiCr、鉿靶、Hf、鉬

• 靶材用在什么設(shè)備

  做金屬材料的靶材，必須真空熔化爐，或是真空燒結(jié)爐或氡氣氛圍燒結(jié)爐開展制坯；隨后有可能必須鍛錘和軋機開展工作壓力成型生產(chǎn)加工；然后必須真空退火爐開展靶材熱處理工藝；隨后必須超聲波無損檢測設(shè)備開展檢驗；必須電鏡、ICP、激光粒度儀、費氏粒度儀、金相顯微鏡以及制樣機器設(shè)備等開展**化學(xué)有效成分剖析、金相檢驗、粉末狀粒度分布乃至晶體缺陷剖析。隨后還必須各種車銑數(shù)控磨床開展機械加工；較終還必須關(guān)聯(lián)機器設(shè)備和