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：768

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(biāo)物進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)，若濺射靶材的雜質(zhì)含量過高，形成的薄膜就無法達(dá)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(yán)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(dá)到99.9995%以上，而平板顯示器、太陽能電池分別要求達(dá)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(biāo)準(zhǔn)，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(kuò)大。據(jù)統(tǒng)計，2015 年，**高純?yōu)R射靶材市場的銷售額達(dá)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(dá)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(jì)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(jìn)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(rèn)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(xì)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(jìn)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(tuán)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(jìn)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(lán)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(dá)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(dá)21.62%，特別是存儲器市場，增速高達(dá)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(dá)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(dá)19%，封測用靶材增速較高，將達(dá)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(dá)到60%，遠(yuǎn)****平均水平。


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• 詞條

  詞條說明

• 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

• 常見的金屬靶材有哪些？濺射靶材是否希缺資源？

  我們都掌握靶材便是快速荷能顆粒負(fù)電子的總體目標(biāo)原材料。磁控濺射靶材關(guān)鍵運用于電子器件及信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)，如電子器件、信息內(nèi)容儲存、液晶顯示器、激光器儲存器、電子器件操縱元器件等;也可以運用于玻璃鍍膜行業(yè);還能夠運用于金屬復(fù)合材料、高溫耐腐蝕、**裝飾用品等領(lǐng)域。 靶材類型比較多,有金屬類、鋁合金類、金屬氧化物類這些,用的領(lǐng)域也各有不同,運用很普遍。那麼普遍的金屬靶材有什么?磁控濺射靶材是不是希缺資源?

• 研發(fā)技術(shù)

  公司團(tuán)隊服務(wù)鍍膜領(lǐng)域十二年，對各材料的靶材研發(fā)、設(shè)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(zhì)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。

• 釕靶材廠家淺談常見的靶材

  釕靶材廠家淺談常見的靶材我們都了解靶材就是高速荷能粒子轟擊的目標(biāo)材料。濺射靶材主要應(yīng)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(yīng)用于玻璃鍍膜領(lǐng)域;還可以應(yīng)用于耐磨材料、高溫耐蝕、高檔裝飾用品等行業(yè)。靶材種類比較多,有金屬類、合金類、氧化物類等等,用的行業(yè)也有所不同,應(yīng)用很廣泛。那么常見的金屬靶材有哪些?濺射靶材是否希缺資源?下面我們一起了解一下。一、常見