隨著 5G、人工智能、智慧交通等消費(fèi)電子、汽車電子、計算機(jī)等應(yīng)用領(lǐng)域先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，下游應(yīng)用場景對于芯片性能提出更高的要求，推動芯片制程升 級。國內(nèi)外晶圓廠加緊對于半導(dǎo)體新制程的研發(fā)，全球晶圓制造龍頭企業(yè)臺積電、 三星等均已向 5nm 以下制程突破；大陸晶圓制造龍頭中芯國際也在加緊 12nm 以 下制程工藝的研發(fā)。

資料來源：IC Insights（Intel 指英特爾；Samsung 指三星；TSMC 指臺積電；Global Foundries 指格羅方德；SMIC 指中芯國際；UMC 指臺聯(lián)電）

而芯片制造技術(shù)升級需要半導(dǎo)體設(shè)備和材料作為支撐。常見晶圓制造工藝所 需半導(dǎo)體材料如下所示：

資料來源：ittbank

近年來集成電路制造技術(shù)快速發(fā)展，新制程帶來新的工藝與材料的變化。集 成電路制造進(jìn)入 28nm/14nm/7nm 制程后，新的晶體管器件、新的工藝和材料不 斷引入，新的晶體管器件如高 K 金屬柵極（HKMG）晶體管、鰭式場效應(yīng)晶體 管（FinFET），新的工藝如自對準(zhǔn)多重成像工藝等，新的材料如鈷金屬導(dǎo)電層； 同時，先進(jìn)半導(dǎo)體制程呈現(xiàn)向三維結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的趨勢。以上集成電路領(lǐng)域的新變化 對晶圓制造主要工藝薄膜沉積工藝——特別是作為這一工藝核心的先進(jìn)前驅(qū)體 材料——提出了更高的要求。

如上圖所示，高 K 金屬柵極（HKMG）晶體管是集成電路制程進(jìn)入 28nm 的 新材料，由于傳統(tǒng)二氧化硅柵極晶體管在 28nm 制程后漏電情況大幅增加影響芯片性能，而高 K 金屬柵極（HKMG）晶體管則有效解決了這一問題。

雙重曝光光刻和鰭式場效應(yīng)晶體管（FinFET）是集成電路制程進(jìn)入 14nm 的 新工藝和新器件，其中在雙重曝光光刻工藝結(jié)合 ArF 浸沒式光刻膠可以達(dá)到 14nm 以下的集成電路制程；3D 結(jié)構(gòu)的 FinFET 工藝相對于傳統(tǒng)的平面晶體管而言減小了晶體管的短溝道效應(yīng)，同時能夠更好地對溝道進(jìn)行靜電控制，F(xiàn)iFET 工 藝也需要薄膜沉積工藝及半導(dǎo)體前驅(qū)體材料能夠填充更小、更高縱深比的溝槽。 進(jìn)入集成電路 7nm 后，自對準(zhǔn)二重/四重曝光成像技術(shù)和鈷元素等新金屬材 料制成的薄膜得到應(yīng)用。

自對準(zhǔn)二重/四重曝光成像技術(shù)系通過多重曝光實現(xiàn)小 尺寸工藝，需要在低溫環(huán)境下活性好且鍍膜均勻的前驅(qū)體材料；鈷元素則是在新 的技術(shù)需求下替代鎢元素的新材料，具體表現(xiàn)在含鈷的金屬前驅(qū)體材料等。

此外，更高端的制程工藝需要更加先進(jìn)薄膜沉積技術(shù)（如原子層薄膜沉積 ALD 技術(shù)），該技術(shù)的先進(jìn)性以先進(jìn) ALD 前驅(qū)體材料作為核心支撐；7nm 以下 集成電路制程也需要 EUV 光刻膠作為必備的生產(chǎn)材料。

（來源：思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 南大光電）