半導體材料一直以來都是芯片制造的“基石”，是推動集成電路產業發展創新的重要基礎。在整個集成電路制造過程中，不管是制造還是封測都會用到半導體材料。

半導體材料在集成電路產業鏈中處于上游環節，技術門檻高，客戶認證周期長，與供應鏈之間的聯系也頗為密切。本文中將重點講解芯片制造中的幾種關鍵材料，并對該材料領域的代表企業逐一盤點。

硅片

代表企業：信越華學（日本）、勝高（日本）、世創電子（德國）

硅片是指由單晶硅切割成的薄片，直徑有6英寸、8英寸、12英寸等規格，主要用來生產集成電路。硅片是制作集成電路的重要材料，通過對硅片進行光刻、離子注入等手段，可以制成各種半導體器件。

最常見的硅元素存在于地殼中，含量高達25．8％，為單晶硅的生產提供了取之不盡的源泉。這也是為什么芯片得以大規模生產制造的原因。隨著科學技術不斷進步，自動化和計算機等技術發展，使硅片的造價已降到十分低廉的程度。這使得硅片已廣泛應用于航空航天、工業、農業和國防。

目前的硅片工藝面臨著切割線直徑、荷載、切割速度、維護性等挑戰。硅片廠商必須平衡這些相關的因素使生產力達到最大化。硅片厚度也是影響生產力的一個因素，因為它關系到每個硅棒所生產出的硅片數量。越薄的硅片生產難度越大，超薄硅片線鋸系統必須對工藝線性、切割線速度和壓力、以及切割冷卻液進行精密控制。

一塊合格的硅片，表面不能有損傷（細微裂紋、線鋸印記），形貌上不能有缺陷（彎曲、凹凸、厚薄不均），對額外后端處理如拋光等的要求也要降到最低。

掩膜板

代表企業：DNP（日本）、Photronics（美國）

即光掩模版，英文名稱PHOTOMASK。掩膜板的材質是由石英玻璃、金屬鉻和感光膠組成。在芯片制造過程中，掩膜板就是光罩，也可理解為包含芯片版圖信息的膠片，經過曝光以后，掩膜版里的版圖就被刻到了晶圓上。

一般來說，掩膜板由石英玻璃作為襯底，在其上面鍍上一層金屬鉻和感光膠，成為一種感光材料。再把設計好的電路圖形通過電子激光設備曝光在感光膠上，被曝光的區域會被顯影出來，在金屬鉻上形成電路圖形，成為類似曝光后的底片的光掩模版，然后應用于對集成電路進行投影定位，通過集成電路光刻機對所投影的電路進行光蝕刻，其生產加工工序為：曝光，顯影，去感光膠，最后應用于光蝕刻。

電子氣體

代表企業：空氣化工（美國）、林德集團（德國）、大陽日酸（日本）

半導體工業用的氣體統稱電子氣體。按其門類可分為純氣，高純氣和半導體特殊材料氣體三大類。特殊材料氣體主要用于半導體生產過程中的外延，摻雜和蝕刻工藝；高純氣體主要用作稀釋氣和運載氣。電子氣體是特種氣體的一個重要分支。電子氣體按純度等級和使用場合，可分為電子級，LSI（大規模集成電路）級，VLSI（超大規模集成電路）級和ULSI（特大規模集成電路）級。

超大規模集成電路、平面顯示器件、化合物半導體、太陽能電池等都少不了電子氣體，它們被廣泛應用在薄膜、刻蝕、摻雜、沉積、擴散等工藝中。在目前最先進的超大規模集成電路工廠的晶圓片制造過程中，全部工藝步驟超過450道，其中大約要使用50種不同種類的電子氣體。

CMP拋光材料

代表企業：卡博特（美國）、陶氏（美國）、杜邦（美國）、Fujimi（日本）

CMP拋光是晶圓制造的重要流程之一，對高精度、高性能晶圓的制造至關重要。與傳統的純機械或純化學的拋光方法不同，CMP拋光工藝是通過表面化學作用和機械研磨的技術結合來實現晶圓表面微米／納米級不同材料的去除，從而達到晶圓表面的高度（納米級）平坦化效應，使下一步的光刻工藝得以進行。

CMP工藝過程中所采用的設備及消耗品包括：拋光機、拋光液、拋光墊、后 CMP清洗設備、拋光終點檢測及工藝控制設備、廢物處理和檢測設備等。其中CMP材料主要包括拋光液、拋光墊、調節器、CMP清洗以及其他等耗材。其中，拋光液和拋光墊占CMP材料細分市場的80％以上，是CMP工藝的核心材料。

拋光液對拋光過程所產生的影響體現在物理作用與化學作用兩個方面。物理作用方面，拋光液中的磨料對工件表面材料進行機械去除，拋光液對拋光區域進行潤滑以減小摩擦，并且能夠吸收加工過程所產生的熱量，使加工區域恒溫；化學作用方面，常使用能夠對被拋光材料進行微量化學反應的化學物質作為拋光液組分，對拋光工件表層材料進行軟化和腐蝕，從而輔助機械材料去除過程。通常根據被加工材料以及所選用的拋光墊材質對拋光液成分進行配置。常用的拋光液分為二氧化硅拋光液、鎢拋光液、鋁拋光液和銅拋光液。

拋光墊具有儲存和運輸拋光液、去除加工殘余物質、維持拋光環境等功能。目前的拋光墊一般都是高分子材料，如合成革拋光墊、聚氨醋拋光墊、金絲絨拋光墊等，其表面一般含有大小不一的孔狀結構，有利于拋光漿料的存儲與流動。

光刻膠

代表企業：JSR（日本）、信越華學（日本）、陶氏（美國）

光刻膠是光刻成像的承載介質，其作用是利用光化學反應的原理將光刻系統中經過衍射、濾波后的光信息轉化為化學能量，進而完成掩模圖形的復制。

光刻膠一般由聚合物骨架、光致酸產生劑或光敏化合物、溶劑，以及顯影保護基團、刻蝕保護基團等其他輔助成分組成。光刻膠是微電子技術中微細圖形加工的關鍵材料之一，特別是近年來大規模和超大規模集成電路的發展，更是大大促進了光刻膠的研究開發和應用。印刷工業是光刻膠應用的另一重要領域。

濕化學品

代表企業：巴斯夫（德國）、霍尼韋爾（美國）、住友化學（日本）

濕化學品是微電子、光電子濕法工藝制程中使用的各種液體化工材料。在顯示面板、半導體、太陽能電池等制作過程中，濕化學品是不可缺少的關鍵性材料之一。

濕電子化學品一般可劃分為通用濕電子化學品和功能濕電子化學品，通用濕電子化學品指在半導體、顯示面板、太陽能電池等制造工藝中被大量使用的液體化學品，一般為單成份、單功能化學品，例如氫氟酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀等。功能濕電子化學品指通過復配手段達到特殊功能、滿足制造中特殊工藝需求的復配類化學品，例如顯影液、剝離液、蝕刻液、稀釋液、清洗液等。

靶材

代表企業：日礦金屬（日本）、東曹（日本）、霍尼韋爾（美國）、普萊克斯（美國）

靶材就是高速荷能粒子轟擊的目標材料。有金屬類、合金類、氧化物類等等。例如：蒸發磁控濺射鍍膜是加熱蒸發鍍膜、鋁膜等。更換不同的靶材（如鋁、銅、不銹鋼、鈦、鎳靶等），即可得到不同的膜系（如超硬、耐磨、防腐的合金膜等）。靶材是制備薄膜的主要材料之一，在集成電路、平板顯示、太陽能電池、記錄媒體、智能玻璃中受到諸多應用，靶材對材料純度和穩定性要求高。

靶材由“靶坯”和“背板”焊接而成。未來，高濺射率、晶粒晶向控制、大尺寸、高純金屬將會是靶材的發展趨勢。

小結

不難發現，當前主流的半導體材料市場份額多為海外供應商所壟斷，國產化率仍處在較低層次。如今，旺盛的市場需求以及廣闊的國產替代空間，本土的半導體材料企業受政策大力扶持影響下，有望迎來更多發展機會。
編輯：lyn