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我国虽然已成为世界半导体生产大国,但面板产业整体产业链仍较为落后。目前,上游高端电子化学品(LCD用光刻胶)几乎全部依赖进口,必须加快面板产业关键核心材料基础研究与产业化进程,才能支撑我国微电子产业未来发展及国际“地位”的确立。
彩色薄膜少了光刻胶,产生不了绚丽的画面
显示器是人与机器沟通的重要界面。光刻胶是整个光刻工艺的重要部分,也是国际上技术门槛最高的微电子化学品之一,主要应用在集成电路和平板显示两大产业。光刻技术决定了集成电路的集成度,引领了技术节点的推进和实现。
我们在日常工作生活中,之所以能从显示屏幕上看到色彩斑斓的画面,就是离不开屏幕中厚度只有2μm、却占面板成本16%的一层彩色薄膜。然而,彩色薄膜颜色的产生,必须由光刻胶来完成。
LCD是非主动发光器件,其色彩显示必须由本身的背光系统或外部的环境光提供光源,通过驱动器与控制器形成灰阶显示,再利用彩色滤光片产生红、绿、蓝三基色,依据混色原理形成彩色显示画面。
其中,根据颜色的不同,可以将光刻胶分为黑色、红色、绿色、蓝色四种。彩色滤光片的制作就是在玻璃基板上应用黑色光刻胶制作黑色矩阵,再应用红、绿、蓝光刻胶制作三原色像素。
光刻胶的研发,关键在于其成分复杂、工艺技术难以掌握。光刻胶主要成分有高分子树脂、色浆、单体、感光引发剂、溶剂以及添加剂,开发所涉及的技术难题众多,需从低聚物结构设计和筛选、合成工艺的确定和优化、活性单体的筛选和控制、色浆细度控制和稳定、产品配方设计和优化、产品生产工艺优化和稳定、最终使用条件匹配和宽容度调整等方面进行调整。因此,要自主研发生产,技术难度非常之高。
在光刻胶研发上,我国起步晚,2000年后才开始重视。近几年,虽说有了快速发展,但整体还处于起步阶段。事实上,工艺技术水平与国外企业有着很大的差距,尤其是尖端材料及设备都仍依赖进口。
工艺技术难以突破,国内企业受制于人
造成与国际先进水平差距的原因很多。过去由于我国在开始规划发展集成电路产业上,布局不合理、不完整,特别是重生产加工环节的投资,而忽视了最重要的基础材料、装备与应用研究。目前,整个产业是中间加工环节强,前后两端弱,核心技术至今被TOK、JSR、住友化学、信越化学等日本企业所垄断。
光刻胶的主要技术指标有解析度、显影时间、异物数量、附着力、阻抗等。每一项技术指标都很重要,必须全部指标达到才能使用。因此,国外企业在配方、生产工艺技术等方面,对中国长期封锁。
事实上,我国是在缺乏经验、缺乏专业技术人才,缺失关键上游原材料的条件下,全靠自己摸索。近年来,尽管光刻胶研发有了一定突破,但国产光刻胶还是用不起来。目前,国外阻抗已达到15次方以上,而国内企业只能做到10次方,满足不了客户工艺要求和产品升级的要求,有的工艺虽达标了,但批次稳定性不好。
基础性研究仍需发力,政府要重视鼓励应用牵引
能让显示屏幕绚丽多彩的光刻胶,仍是中国半导体产业之“痛”。该如何打破欧美及日本等国家和地区的封锁与垄断?
业内人士认为,按照现在“单打独斗”的研发路径,肯定不行。政府相关部门要加大产业政策的配套支持力度,应从加快完善整个产业链出发,定向梳理国内缺失的、产业依赖度高的关键核心电子化学品,要针对电子化学品开发难度高,检测设备要求高的特点,组织汇聚一些优势企业和专家,形成一个产业联盟,国家建立一个生产应用示范平台,集中力量突破一些关键技术。
有专家提出,尽管国产光刻胶在高端面板一时用不起来,但政府还是要从政策上鼓励国内普通面板的生产企业尽快用起来。只有在应用过程中才能发现问题,解决问题,不断提升技术、工艺与产品水平,实现我国关键电子化学品材料的国产化,完善我国集成电路的产业链,满足国家和重点产业的需求。
国家科技重大专项极紫外光刻胶项目通过验收
5月24日,国家科技重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”专项(以下简称02重大专项)实施管理办公室组织任务验收专家组、财务验收专家组对02重大专项“极紫外光刻胶材料与实验室检测技术研究”项目进行了任务验收和财务验收。
与会专家听取了项目负责人和课题负责人对项目和课题完成情况的汇报、测试组的现场测试报告、财务执行情况报告等,审阅了验收资料。经过认真讨论,与会专家一致同意该项目通过验收。
《国家中长期科学技术发展规划纲要(2006-2020年)》在重点领域中确定一批优先主题的同时,围绕国家目标,进一步突出重点,筛选出若干重大战略产品、关键共性技术或重大工程作为重大专项,力争取得突破,努力实现以科技发展的局部跃升带动生产力的跨越发展。
“极大规模集成电路制造装备与成套工艺”专项(02专项)项目“极紫外光刻胶材料与实验室检测技术研究”由中国科学院化学研究所、中国科学院理化技术研究所、北京科华微电子材料有限公司联合承担。
经过项目组全体成员的努力攻关,完成了EUV光刻胶关键材料的设计、制备和合成工艺研究、配方组成和光刻胶制备、实验室光刻胶性能的初步评价装备的研发,达到了任务书中规定的材料和装备的考核指标。项目共申请发明专利15项(包括国际专利5项),截止到目前,共获得授权专利10项(包括国际专利授权3项)。
与会专家对项目取得的研发成果给予了充分肯定,指出开展极紫外光刻胶的研发具有战略眼光,经过项目组成员几年的努力,圆满地完成了研发任务,达到了项目任务书中规定的指标;建立了一支在高档光刻胶领域的研发队伍,为我国的半导体集成电路产业的稳定发展提供了人才支持。
课题承担单位中科院理化所和项目负责单位中科院化学所的相关负责人在致辞中对专家组多年来对光刻胶研发团队的支持表示衷心的感谢。我国的高档电子化学品的研发正处于高速发展期,该项目的完成将对我国半导体产业的稳定发展提供重要保证,希望对高档光刻胶的研发给予持续的支持。鼓励研发团队继续努力,发挥在特殊材料领域设计和制备的优势,为我国半导体工业的发展做出自己的贡献。
科技部重大专项办公室、北京市经济和信息化委员会、02重大专项办公室、02重大专项总体组及02重大专项办公室聘请的任务验收专家和财务验收专家等有关单位的负责人和专家参加了本次验收会。