淺談半導體靶材

時間：2019-12-16

靶材，特別是高純度濺射靶材應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鍵材料。

所謂濺射，是制備薄膜材料的主要技術，也是PVD的一種。它通過在PVD設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、與基板材料的結合力強等優(yōu)點，已成為制備薄膜材料的主要技術。

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

應用要求

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

本文主要討論靶材在半導體當中的應用情況。

在所有應用中，半導體對濺射靶材的技術要求和純度較高，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用領域。半導體芯片對濺射靶材的金屬材料純度、內(nèi)部微觀結構等方面都設定了較其苛刻的標準，若濺射靶材的雜質含量過高，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)部微觀結構等也設定了較其苛刻的標準，需要掌握生產(chǎn)過程中的關鍵技術，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)鏈中的關鍵環(huán)節(jié)。

市場規(guī)模

隨著消費電子等終端應用的飛速發(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，半導體用濺射靶材的市場銷售額為11.4億美元。

中國半導體行業(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，約占當年**市場的24.17%。

有預測顯示，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合年均增長率CAGR可達13%。

來自WSTS的統(tǒng)計，預計**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、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，特別是近些年半導體及相關產(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

中國半導體工業(yè)的相對落后導致了高純度濺射靶材產(chǎn)業(yè)起步較晚。受到技術、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，屬于技術密集型產(chǎn)業(yè)，而我國企業(yè)都為新進入者，在技術、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，要成為正式供應商，一般需要2~3 年，且一旦成為供應商，將保持相對穩(wěn)定的關系，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)品領域，在半導體、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的本土化進程，推動國產(chǎn)靶材在多個應用領域實現(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)的技術創(chuàng)新，在半導體、面板以及光學器件等領域出現(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，該公司的半導體靶材產(chǎn)品已應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)質供應商，滿足了國內(nèi)廠商在28nm技術節(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)模應用在16nm FinFET+技術產(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)外主流半導體、平板顯示、光伏、光學器件企業(yè)供應鏈體系，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。在光學器件領域，阿石創(chuàng)已經(jīng)實現(xiàn)為群創(chuàng)、藍思科技、伯恩光學等光學器件**企業(yè)批量供貨。

半導體驅動靶材市場快速增長

WSTS預計，2018年**半導體規(guī)模增速達12.4%。2010~2016年，**半導體銷售額保持平穩(wěn)發(fā)展，而2017年**市場增速**預期，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等新應用拉動下游需求，WSTS 預計，在AI、智能駕駛、5G、VR/AR等需求持續(xù)帶動下，2018年**半導體行業(yè)將實現(xiàn)12.4%的增速，2019年的增速預估為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，預計**新增半導體產(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)濺射靶材技術的不斷成熟，再加上其先天的性價比優(yōu)勢，預計2018年中國半導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
研發(fā)技術
公司團隊服務鍍膜領域十二年，對各材料的靶材研發(fā)、設計、制造、擁有成熟的經(jīng)驗；公司與國內(nèi)外各行業(yè)科研院所長期合作，為眾多國內(nèi)外工程項目提供了優(yōu)質的靶材產(chǎn)品；公司注重用戶實踐與產(chǎn)品研發(fā)，**多項**和研發(fā)成果。
噴涂鉻管靶
噴涂鉻管靶成型工藝：熱等靜壓、噴涂用途：工具鍍膜、裝飾鍍膜、建筑玻璃鍍膜常規(guī)尺寸：ID125xOD145~155xL?（mm）
【高**靶材】濺射靶材的主要應用
濺射靶材的主要應用濺射靶材主要應用于電子及信息產(chǎn)業(yè)，如集成電路、信息存儲、液晶顯示屏、激光存儲器、電子控制器件等；亦可應用于玻璃鍍膜領域；還可以應用于耐磨材料、高溫耐蝕、高檔裝飾用品等行業(yè)。分類根據(jù)形狀可分為長靶，方靶，圓靶，異型靶根據(jù)成份可分為金屬靶材、合金靶材、陶瓷化合物靶材根據(jù)應用不同又分為半導體關聯(lián)陶瓷靶材、記錄介質陶瓷靶材、顯示陶瓷靶材、**導陶瓷靶材和巨磁電阻陶瓷靶材等根據(jù)應用領
鈀靶材廠家?guī)懔私獍胁氖裁词前胁模堪胁氖侵苽浔∧さ闹饕牧现?，比如鍍膜靶材，通過磁控濺射，在適當?shù)墓に嚄l件下，濺射在基體上形成各種所需功能薄膜的濺射源。當然還有其它鍍膜工藝，比如真空離子鍍膜、蒸發(fā)鍍膜等等電鍍工藝。根據(jù)所需求工藝應用的不同，對靶材的種類選擇也不同。所以說得簡單一點，靶材就是真空電鍍材料爐里的靶，你也可以簡單理解為電鍍材料的一種。靶材就材質分類而言分為三大類：1. 金屬靶材 2.陶