一、 電子化學(xué)品簡介
電子化學(xué)品是用于制造電子產(chǎn)品的特種化學(xué)品。它們在半導(dǎo)體、平板顯示器、印刷電路板等電子元器件的生產(chǎn)過程中起到關(guān)鍵作用。電子化學(xué)品包括光刻膠、蝕刻劑、清洗劑、鍍膜材料等。這些化學(xué)品用于不同的生產(chǎn)工藝中，確保電子器件的性能和可靠性。在半導(dǎo)體制造中，電子化學(xué)品用于清洗、蝕刻和沉積薄膜。在顯示器行業(yè)，這些化學(xué)品用于制造OLED和液晶顯示器，以實現(xiàn)高分辨率和色彩表現(xiàn)。電子化學(xué)品的純度和性能直接影響產(chǎn)品質(zhì)量，因此制造商對其質(zhì)量有極高的要求。技術(shù)進(jìn)步、電子產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代以及對環(huán)保要求的提高，推動了電子化學(xué)品市場的發(fā)展。通過這些化學(xué)品的使用，電子行業(yè)能夠不斷創(chuàng)新和提高產(chǎn)品性能，推動整個行業(yè)的發(fā)展。
電子化學(xué)品與普通化學(xué)品相比有如下特征：
? 高純度：確保在半導(dǎo)體和顯示器制造過程中無雜質(zhì)，以防止器件失效。
? 精確性：在工藝中發(fā)揮特定功能，如蝕刻、清洗和鍍膜，需具備精確的化學(xué)反應(yīng)特性。
? 穩(wěn)定性：在各種生產(chǎn)條件下保持化學(xué)、物理性質(zhì)的穩(wěn)定，確保產(chǎn)品一致性。
? 專用性：根據(jù)不同電子器件的制造要求，配制特定用途的化學(xué)品。
? 環(huán)保性：隨著環(huán)保法規(guī)的加強，綠色化學(xué)品的需求日益增加，減少對環(huán)境的影響。
二、 半導(dǎo)體制造用電子化學(xué)品分類及功能
（1）蝕刻劑：
半導(dǎo)體制造中的蝕刻劑在微細(xì)加工中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，主要用于選擇性去除材料，以形成所需的電路圖案。蝕刻劑分為濕蝕刻和干蝕刻兩大類。濕蝕刻劑通常是液態(tài)化學(xué)品，利用化學(xué)反應(yīng)溶解目標(biāo)材料。例如，氫氟酸（HF）常用于氧化硅的蝕刻，硝酸（HNO?）和醋酸混合液則用于硅的蝕刻。氫氧化鉀（KOH）是一種常見的堿性蝕刻劑，用于各向異性蝕刻硅，特別是在微機電系統(tǒng)（MEMS）中發(fā)揮重要作用。濕蝕刻具有選擇性高、成本低的優(yōu)點，但在微細(xì)圖案加工中可能產(chǎn)生下切問題。干蝕刻包括等離子蝕刻和反應(yīng)離子蝕刻（RIE）。等離子蝕刻使用含氟、氯或溴的氣體，在等離子體中生成反應(yīng)性離子和自由基，從而蝕刻材料。常用的氣體有四氟化碳（CF?）、六氟化硫（SF?）和氯氣（Cl?）。干蝕刻能夠提供更高的各向異性和更精細(xì)的圖案控制。RIE結(jié)合了化學(xué)蝕刻和物理濺射，允許對蝕刻形狀和深度進(jìn)行精確控制，是半導(dǎo)體制造中最常用的干蝕刻方法之一。此外，還有化學(xué)機械蝕刻（CME），結(jié)合了化學(xué)蝕刻和機械研磨，主要用于去除薄膜和實現(xiàn)表面平坦化。蝕刻劑的選擇必須根據(jù)材料特性、工藝需求和最終器件的性能要求來決定，任何誤差都可能導(dǎo)致電路的短路或斷路，因此在半導(dǎo)體制造中尤為重要。每種蝕刻劑的使用都需要嚴(yán)格控制條件，以確保在蝕刻過程中獲得最佳的圖案分辨率和側(cè)壁垂直度，從而保證器件的高性能和可靠性。
（2）清洗劑：
半導(dǎo)體制造過程中，清洗劑是至關(guān)重要的，負(fù)責(zé)去除晶圓表面的雜質(zhì)、顆粒和污染物，確保后續(xù)工藝的順利進(jìn)行。常用的清洗劑分為幾類，包括酸性清洗劑、堿性清洗劑和有機溶劑等。酸性清洗劑如硫酸（H?SO?）與過氧化氫（H?O?）混合使用，可以有效去除有機污染物和金屬離子。氫氟酸（HF）也常用于去除氧化物層。堿性清洗劑，如氨水（NH?OH）與過氧化氫的混合溶液，用于去除顆粒和金屬雜質(zhì)，且對硅表面影響較小。此外，有機溶劑如異丙醇（IPA）和乙醇用于去除光刻膠殘留。清洗過程通常包括多步驟清洗和漂洗，以確保無殘留物。超純水（DI水）是半導(dǎo)體清洗中必不可少的，用于沖洗清洗劑，防止化學(xué)殘留。光刻工藝中使用的去膠劑（如NMP）用于去除光刻膠，并確保圖案的完整性。各類清洗劑的選擇和使用條件要根據(jù)污染物類型、材料性質(zhì)及工藝要求進(jìn)行優(yōu)化，以避免對基材的損傷。清洗劑的純度和成分控制直接影響器件的良率和性能，因此在使用過程中需要嚴(yán)格監(jiān)控和管理。此外，環(huán)境因素和安全性也是選擇清洗劑時的重要考量，許多半導(dǎo)體制造商正逐步采用更環(huán)保和低毒性的清洗方案。總體而言，清洗劑在半導(dǎo)體制造中的作用不僅僅是清潔，還在于確保整個制造工藝的精度和可靠性，是高性能半導(dǎo)體器件生產(chǎn)中不可或缺的一部分。
（3）光刻膠：
在半導(dǎo)體制造過程中，光刻膠是關(guān)鍵的電子化學(xué)品之一。它用于圖案化半導(dǎo)體晶圓的表面，是實現(xiàn)微型化和精確圖案的核心材料。光刻膠主要由成膜劑、感光劑、溶劑和添加劑組成。成膜劑通常是聚合物樹脂，提供機械強度和黏附性。感光劑是光刻膠的核心成分，決定其對光的敏感度，常用的包括二芳基碘鹽和硫化物等。溶劑則用于調(diào)節(jié)光刻膠的黏度和涂覆性能。添加劑則用于改善光刻膠的各項性能，如熱穩(wěn)定性、抗蝕性和分辨率等。
在實際應(yīng)用中，光刻膠的性能對生產(chǎn)工藝的影響巨大。例如，其光敏性能會影響曝光步驟的效率，而熱穩(wěn)定性和抗蝕性則影響后續(xù)蝕刻和去膠步驟的成敗。在深紫外（DUV）和極紫外（EUV）光刻技術(shù)中，對光刻膠的要求更為苛刻，需要具有更高的分辨率和更好的抗蝕性能。此外，光刻膠的選擇還需考慮與其他化學(xué)品的相容性，如底層膜材料和去膠溶劑。
隨著半導(dǎo)體工藝節(jié)點的不斷縮小，光刻膠的研發(fā)也在不斷推進(jìn)。新型材料和工藝，如雙光子光刻和電子束光刻，正在探索中，以期進(jìn)一步提高分辨率和工藝靈活性?？傮w而言，光刻膠在半導(dǎo)體制造中扮演著不可或缺的角色，其性能的優(yōu)化和創(chuàng)新直接影響到芯片制造的效率和質(zhì)量。
（4）化學(xué)氣相沉積（CVD）材料：
在半導(dǎo)體制造過程中，化學(xué)氣相沉積（CVD）是一種重要的薄膜沉積技術(shù)，廣泛用于制造各種半導(dǎo)體器件。在CVD工藝中，電子化學(xué)品主要包括氣體前驅(qū)體、反應(yīng)氣體和載氣。氣體前驅(qū)體是用于提供沉積材料的化學(xué)物質(zhì)，例如硅烷（SiH4）、四氯化硅（SiCl4）和氨（NH3）等，用于形成硅、氮化硅或氧化硅等薄膜。反應(yīng)氣體通常與前驅(qū)體共同反應(yīng)以促使沉積過程，如氧氣（O2）在沉積氧化物時使用。載氣則用于運輸前驅(qū)體和反應(yīng)氣體，常用的包括氫氣（H2）和氬氣（Ar）。
CVD材料的選擇和配比對于薄膜的質(zhì)量和特性至關(guān)重要。例如，通過調(diào)整前驅(qū)體的種類和流量，可以控制薄膜的厚度、成分和晶體結(jié)構(gòu)。此外，CVD過程中還需要精確控制溫度、壓力和氣體流量，以確?；瘜W(xué)反應(yīng)的均勻性和薄膜的均勻沉積。高溫CVD和低溫CVD分別適用于不同的材料體系和應(yīng)用領(lǐng)域。
在現(xiàn)代半導(dǎo)體工藝中，CVD技術(shù)不僅用于沉積傳統(tǒng)的二氧化硅和氮化硅薄膜，還用于沉積金屬化合物、絕緣材料和其他功能性薄膜。近年來，隨著工藝節(jié)點的不斷縮小，對CVD材料的要求也在不斷提高，要求更高的沉積速率、更好的薄膜均勻性和更低的缺陷密度。此外，新型CVD工藝，如原子層沉積（ALD）和等離子增強CVD（PECVD），也在不斷發(fā)展，以滿足不斷提升的器件性能和制造復(fù)雜性的需求。總體而言，CVD中的電子化學(xué)品在半導(dǎo)體制造中具有核心地位，其性能直接影響到器件的性能和可靠性。
（5）物理氣相沉積（PVD）材料：
在半導(dǎo)體制造中，物理氣相沉積（PVD）是一種用于薄膜沉積的重要技術(shù)，廣泛用于制造金屬互連、電極和其他功能性薄膜。PVD工藝主要涉及靶材、反應(yīng)氣體和載氣。靶材是用于產(chǎn)生沉積薄膜的固體材料，常見的包括鋁、銅、鈦和鉭等，這些材料在濺射或蒸發(fā)過程中被轉(zhuǎn)移到基板表面形成薄膜。反應(yīng)氣體，如氬氣（Ar），用于在濺射過程中作為工作氣體，通過等離子體轟擊靶材釋放原子或分子。氮氣（N2）或氧氣（O2）可以用作反應(yīng)氣體，與靶材材料反應(yīng)形成氮化物或氧化物薄膜。載氣主要用于控制工藝環(huán)境的壓力和傳輸氣體。
PVD工藝的核心在于物理過程，包括蒸發(fā)和濺射。蒸發(fā)PVD利用熱能將材料從靶材轉(zhuǎn)移到基板，而濺射PVD則通過離子轟擊使靶材釋放出材料。通過調(diào)整靶材的成分、反應(yīng)氣體的種類和流量，可以控制薄膜的組成、厚度和結(jié)構(gòu)。此外，PVD工藝中還需精確控制參數(shù)，如功率密度、基板溫度和沉積速率，以確保薄膜的質(zhì)量和均勻性。
現(xiàn)代半導(dǎo)體工藝中，PVD技術(shù)不僅用于傳統(tǒng)金屬薄膜的沉積，還用于形成粘附層、阻擋層和硬掩膜等功能性薄膜。隨著工藝節(jié)點的縮小和器件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，對PVD材料的要求也在不斷提升，需要具備優(yōu)良的電導(dǎo)率、熱穩(wěn)定性和抗腐蝕性。同時，新型PVD工藝如磁控濺射和離子束沉積也在發(fā)展，以提高薄膜的均勻性和精細(xì)圖案的制造能力?？傮w而言，PVD中的電子化學(xué)品在半導(dǎo)體制造中具有重要地位，其性能對最終器件的性能和可靠性有直接影響。
（6）摻雜劑：
在半導(dǎo)體制造過程中，摻雜劑是用于改變半導(dǎo)體材料電學(xué)特性的重要電子化學(xué)品。通過引入摻雜劑，可以控制半導(dǎo)體的導(dǎo)電性，形成N型或P型區(qū)域。常用的摻雜劑包括硼（B）、磷（P）、砷（As）和銻（Sb）等。硼是用于生成P型半導(dǎo)體的典型摻雜劑，它能夠接受電子，從而增加空穴濃度。磷、砷和銻則用于生成N型半導(dǎo)體，作為電子供體提高電子濃度。
摻雜過程可以通過多種方法實現(xiàn)，如離子注入和擴散工藝。在離子注入過程中，摻雜劑以離子形式加速并注入到半導(dǎo)體材料中，注入深度和濃度可以通過控制加速電壓和注入劑量來精確調(diào)節(jié)。擴散工藝則利用高溫下?lián)诫s劑的擴散特性，使其滲入到半導(dǎo)體材料中。兩種方法各有優(yōu)缺點，離子注入精度高且可控性強，而擴散工藝適用于大面積摻雜且設(shè)備相對簡單。
摻雜劑的選擇和濃度對于半導(dǎo)體器件的性能至關(guān)重要。過高或過低的摻雜濃度都可能導(dǎo)致器件性能下降或失效，因此在制造過程中需要精確控制摻雜劑的用量和分布。此外，摻雜劑的純度和雜質(zhì)含量也需要嚴(yán)格控制，以避免影響半導(dǎo)體材料的電學(xué)特性和器件的可靠性。
在現(xiàn)代半導(dǎo)體制造中，隨著工藝節(jié)點的縮小和器件的復(fù)雜化，摻雜工藝不斷發(fā)展，先進(jìn)的工藝如共摻雜、超淺結(jié)技術(shù)和三維摻雜正在研究和應(yīng)用，以提高器件性能和制造精度?？傮w而言，摻雜劑在半導(dǎo)體制造中扮演著關(guān)鍵角色，其精確控制直接關(guān)系到器件的導(dǎo)電性和功能實現(xiàn)。
（7）拋光劑：
在半導(dǎo)體制造過程中，化學(xué)機械平坦化（CMP）是關(guān)鍵工藝之一，用于平整化薄膜表面以支持多層互連結(jié)構(gòu)的制造。CMP拋光劑是該工藝的重要電子化學(xué)品，主要由磨料、化學(xué)添加劑和溶劑組成。磨料通常為二氧化硅（SiO2）或氧化鋁（Al2O3）納米顆粒，提供機械研磨作用?；瘜W(xué)添加劑包括氧化劑、絡(luò)合劑和表面活性劑等，它們調(diào)節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率并控制材料去除速率。氧化劑如過氧化氫（H2O2）用于氧化金屬表面，而絡(luò)合劑則幫助穩(wěn)定氧化產(chǎn)物，防止再次沉積。表面活性劑能夠改善拋光液的分散性和流動性。
在CMP工藝中，拋光劑的化學(xué)成分和配比對工藝性能和最終器件的質(zhì)量有重大影響。例如，磨料顆粒的大小和濃度會影響材料的去除速率和表面光潔度?；瘜W(xué)添加劑的種類和濃度則決定了化學(xué)腐蝕和機械研磨之間的平衡，影響最終的平整度和均勻性。此外，拋光劑中的pH值也是一個關(guān)鍵參數(shù)，直接影響氧化和腐蝕過程。
隨著半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步，CMP拋光劑的研發(fā)也在不斷推進(jìn)，以滿足更高的平坦化要求和更低的缺陷率。現(xiàn)代CMP工藝中，針對不同材料（如銅、鎢、低介電常數(shù)材料等）需要專門設(shè)計不同的拋光劑配方，以確保最佳的去除速率和選擇性?？傮w而言，CMP拋光劑在半導(dǎo)體制造中扮演著不可或缺的角色，其配方的優(yōu)化直接關(guān)系到工藝的效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。
三、 2025年半導(dǎo)體制造用電子化學(xué)品市場展望
2025年，半導(dǎo)體制造中所涉及的電子化學(xué)品市場展望顯示出持續(xù)增長的趨勢，推動這一增長的因素包括技術(shù)進(jìn)步、需求增加和新應(yīng)用的不斷涌現(xiàn)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)節(jié)點的進(jìn)一步縮小，對高純度、高性能化學(xué)品的需求日益增加。關(guān)鍵電子化學(xué)品如光刻膠、CVD和PVD前驅(qū)體、摻雜劑、CMP拋光劑等在半導(dǎo)體制造中扮演著至關(guān)重要的角色。
光刻膠市場預(yù)計將顯著增長，得益于極紫外（EUV）光刻技術(shù)的普及，這一技術(shù)需要更高精度和分辨率的光刻膠，以滿足更小特征尺寸的要求。新型光刻膠材料的開發(fā)也將推動市場需求的增加。此外，下一代光刻技術(shù)，如雙光子光刻的探索，將進(jìn)一步促進(jìn)新型光刻材料的研究和市場擴展。
在化學(xué)氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）方面，隨著工藝復(fù)雜性的增加，對更精細(xì)和高性能薄膜材料的需求也在增加。尤其是在存儲器和邏輯芯片制造中，高k介電材料和金屬電極的使用需要專門設(shè)計的前驅(qū)體化學(xué)品，這推動了CVD和PVD材料市場的擴展。同時，原子層沉積（ALD）技術(shù)的應(yīng)用也在擴大，因其能夠在更低溫度下實現(xiàn)更精確的薄膜控制，這將進(jìn)一步刺激相關(guān)化學(xué)品的需求。
摻雜劑市場的增長主要受益于先進(jìn)半導(dǎo)體器件對精確摻雜的需求增加。離子注入技術(shù)的進(jìn)步和超淺結(jié)工藝的發(fā)展需要高純度的摻雜劑，這為化學(xué)品供應(yīng)商提供了新的市場機會。此外，隨著新型半導(dǎo)體材料的應(yīng)用，如硅碳化物（SiC）和氮化鎵（GaN），特定摻雜劑的需求也在增加，推動了市場的多樣化。
CMP拋光劑市場預(yù)計也將保持增長。隨著多層互連和三維芯片封裝技術(shù)的普及，對平整化工藝的要求更加嚴(yán)格，這對CMP拋光劑的性能提出了更高要求。新型拋光劑的開發(fā)，特別是針對銅、鎢和低介電常數(shù)材料的配方優(yōu)化，將成為市場增長的驅(qū)動因素。此外，隨著綠色環(huán)保意識的提高，低環(huán)境影響的CMP拋光劑將受到市場青睞，推動相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)和市場占有率的提升。
總體而言，2025年半導(dǎo)體制造中電子化學(xué)品市場展望顯示出強勁的增長潛力。隨著5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和自動駕駛等新興技術(shù)的推動，對高性能半導(dǎo)體器件的需求不斷增加，這將進(jìn)一步促進(jìn)相關(guān)化學(xué)品的市場擴張?；瘜W(xué)品供應(yīng)商需要不斷創(chuàng)新，開發(fā)更高性能、更環(huán)保的產(chǎn)品，以滿足日益復(fù)雜的工藝需求和市場期待。
