部分高端靶材實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化 原材料制備難題待破

　　集成電路的飛速發(fā)展，離不開材料和系統(tǒng)集成技術(shù)的支撐。高純金屬濺射靶材作為芯片制造、封裝中物理氣相沉積（PVD）工藝所需關(guān)鍵材料，應(yīng)用于各種功能薄膜的制備。它的發(fā)展壯大不僅能極大地帶動(dòng)上游我國(guó)傳統(tǒng)有色金屬材料產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，更能促進(jìn)下游電子制造產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和穩(wěn)定快速發(fā)展。

　　國(guó)內(nèi)高純?yōu)R射靶材企業(yè)嶄露頭角

　　在半導(dǎo)體襯底（基片）上生長(zhǎng)各種具有重要功能的薄膜是集成電路芯片生產(chǎn)制造中最核心的工藝之一。基于物理氣相沉積（PVD）的濺射工藝具有薄膜純度高、成膜質(zhì)量好、沉積速度快、工藝穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于集成電路生產(chǎn)制造中，具有不可替代性。濺射沉積薄膜的原材料就是靶材，靶材的化學(xué)純度、組織性能等直接決定了芯片中接觸層、介質(zhì)層、互連層等薄膜的性能，從而影響電子產(chǎn)品的性能和壽命。芯片對(duì)濺射靶材的要求非常高，它要求靶材純度要達(dá)到5N（99.999%）以上。

　　超高純金屬材料及濺射靶材是芯片制造所必需的關(guān)鍵原材料，具有金屬鍍膜的均勻性、可控性等諸多優(yōu)勢(shì)。濺射靶材以超高純金屬（鋁、鈦、銅、鉭、鈷、鎢等）為原料，經(jīng)過壓力加工、熱處理、機(jī)械加工、清洗包裝等一系列復(fù)雜精密工藝加工制造完成的。利用物理氣相沉積技術(shù)，用高壓加速氣態(tài)離子轟擊，使靶材的原子被濺射出，以薄膜的形式沉積到硅片上，最終形成半導(dǎo)體芯片中復(fù)雜的配線結(jié)構(gòu)。靶材在半導(dǎo)體材料中的占比約為3%。

　　超高純?yōu)R射靶材是伴隨著半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展而興起的，屬于典型的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品技術(shù)含量高，研發(fā)生產(chǎn)設(shè)備專業(yè)性強(qiáng)。目前，全球范圍內(nèi)美國(guó)的Honeywell、Praxair和日本的JX集團(tuán)、Tosoh四家資金實(shí)力雄厚、技術(shù)水平領(lǐng)先、產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗(yàn)豐富的跨國(guó)公司居全球超高純?yōu)R射靶材行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)地位。近年來，在國(guó)家一系列政策及資金的支持下，國(guó)內(nèi)靶材行業(yè)涌現(xiàn)出了江豐電子、有研億金等企業(yè)，實(shí)現(xiàn)了超高純鋁、鈦、鉭、銅等全系列高端靶材的產(chǎn)業(yè)化，打破了國(guó)外公司對(duì)我國(guó)高端靶材的壟斷。江豐電子材料股份有限公司董事長(zhǎng)姚力軍博士告訴《中國(guó)電子報(bào)》記者，靶材是集成電路材料領(lǐng)域最先打破國(guó)外壟斷的產(chǎn)品。目前，江豐電子攻克了芯片制造用超高純金屬材料的提純及濺射靶材制備的核心技術(shù)，開發(fā)出用于芯片制造的超高純金屬濺射靶材的全套生產(chǎn)工藝，公司產(chǎn)品70%以上銷往以臺(tái)積電等為代表的280多家海外芯片制造工廠，并在國(guó)際領(lǐng)先的7nm技術(shù)得到量產(chǎn)應(yīng)用。

　　我國(guó)靶材行業(yè)急需突破人才和技術(shù)瓶頸

　　集成電路制造工藝的不斷前行，使得無論在微觀品質(zhì)，還是宏觀規(guī)格上，對(duì)靶材的質(zhì)量都提出了越來越高的要求。有研新材料有限公司戰(zhàn)略投資部部長(zhǎng)何金江在接受《中國(guó)電子報(bào)》記者采訪時(shí)表示，集成電路制造工藝的微細(xì)化、濺射用薄膜材料的多元化，要求靶材除了純度高、成分均勻等之外，還主要體現(xiàn)在靶材的致密度、晶粒尺寸、織構(gòu)、電導(dǎo)率和結(jié)合強(qiáng)度等方面的嚴(yán)格要求；同時(shí)，隨著晶圓尺寸的逐漸增加，要求靶材尺寸也隨之增大，在大尺寸材料的組織性能均勻性控制、高精度成型加工等方面提出挑戰(zhàn)；此外，為了進(jìn)一步提高靶材的使用性能，還需要對(duì)靶材的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。這無疑對(duì)國(guó)內(nèi)靶材企業(yè)提出了新的更高的挑戰(zhàn)。

　　雖然近年來我國(guó)集成電路、平板顯示、太陽能電池等產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，讓我國(guó)已逐漸成為世界上薄膜靶材最大的需求地區(qū)之一，但不可否認(rèn)的是，超高純?yōu)R射靶材仍需從國(guó)外進(jìn)口。

　　姚力軍分析了其中的原因，他認(rèn)為，由于國(guó)內(nèi)超高純?yōu)R射靶材產(chǎn)業(yè)起步較晚，且受到技術(shù)、資金和人才的限制，國(guó)內(nèi)專業(yè)從事超高純?yōu)R射靶材的生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量偏少，企業(yè)規(guī)模和技術(shù)水平參差不齊，多數(shù)國(guó)內(nèi)企業(yè)處于企業(yè)規(guī)模較小、技術(shù)水平偏低、產(chǎn)業(yè)布局分散的狀態(tài)，市場(chǎng)尚處于開拓初期，主要集中在低端產(chǎn)品領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)。他指出，面對(duì)激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，濺射靶材產(chǎn)業(yè)專業(yè)人才的匱乏成為制約國(guó)內(nèi)靶材產(chǎn)業(yè)發(fā)展的痛點(diǎn)。"靶材的研制主要是在企業(yè)內(nèi)實(shí)施，各靶材公司為在競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)，技術(shù)均高度保密，所以該行業(yè)專業(yè)化很強(qiáng)，人才選擇局限于為數(shù)不多的靶材公司內(nèi)部。高校及科研院所開展濺射靶材基礎(chǔ)研究及應(yīng)用研究較少，時(shí)間也較短，研究力度也沒有靶材公司大，因此培養(yǎng)的人才，無論是在數(shù)量上還是水平上都略顯不足。"姚力軍說。他同時(shí)指出，隨著全球制造中心向中國(guó)轉(zhuǎn)移，國(guó)外靶材供應(yīng)商考慮到價(jià)格和交貨期的因素，希望實(shí)現(xiàn)本土化供應(yīng)，于是，紛紛在中國(guó)建立加工廠，這無疑使得國(guó)內(nèi)靶材業(yè)面臨的競(jìng)爭(zhēng)更加激烈。"此外，我國(guó)超高純?yōu)R射靶材原材料制備尚需實(shí)現(xiàn)重大突破，原材料品質(zhì)一致性、關(guān)鍵技術(shù)等問題也亟待解決。"姚力軍告訴記者。

　　寧夏東方鉭業(yè)股份有限公司金屬制品分廠廠長(zhǎng)杜領(lǐng)會(huì)以鉭靶材為例剖析了行業(yè)普遍存在的問題，他說，國(guó)外同行形成的技術(shù)及產(chǎn)業(yè)鏈壁壘，給鉭靶材本土化造成技術(shù)障礙與陷阱，無法形成反饋機(jī)制。同時(shí)，國(guó)外同行的鉭靶材產(chǎn)品技術(shù)成熟穩(wěn)定，具有成本優(yōu)勢(shì)，而鉭靶材在國(guó)內(nèi)處于初始階段，生產(chǎn)成本高，不具備進(jìn)入市場(chǎng)的成本優(yōu)勢(shì)。

　　加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)形成市場(chǎng)合力

　　一方面，我國(guó)靶材行業(yè)自身存在諸多問題，難以完全滿足國(guó)內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)的需求；另一方面，中國(guó)快速發(fā)展的集成電路產(chǎn)業(yè)，又為國(guó)內(nèi)靶材制造企業(yè)的發(fā)展提供了難得的機(jī)遇。如何平衡和應(yīng)對(duì)，業(yè)內(nèi)專家給出了解決方案。

　　姚力軍對(duì)《中國(guó)電子報(bào)》記者說，我國(guó)超高純?yōu)R射靶材產(chǎn)業(yè)要增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力，需要加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究、重視人才培養(yǎng)，在此過程中期望得到國(guó)家政策的支持。他解釋說，基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究方面，首先需突破產(chǎn)品、工藝、應(yīng)用上的瓶頸，可以采用自主研發(fā)和國(guó)外引進(jìn)相結(jié)合的方法，需要國(guó)家及地方給予扶持，資助企業(yè)建立靶材重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。人才方面，為激發(fā)研究人員的積極性，企業(yè)內(nèi)部可以在體制上加強(qiáng)激勵(lì)機(jī)制，設(shè)立專門的資金，對(duì)做出突出貢獻(xiàn)的科研人員予以重點(diǎn)獎(jiǎng)勵(lì)。政策方面，由于濺射靶材是全球性市場(chǎng)，要與國(guó)外靶材供應(yīng)商競(jìng)爭(zhēng)，國(guó)內(nèi)濺射靶材企業(yè)希望得到國(guó)家在進(jìn)出口政策上的扶持。"如果國(guó)家對(duì)靶材產(chǎn)品給予適當(dāng)退稅，進(jìn)一步鼓勵(lì)靶材產(chǎn)品出口，必將加大靶材出口產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)靶材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。"姚力軍說。

　　"目前，國(guó)內(nèi)12英寸集成電路先進(jìn)制程所需的高端靶材以及特種材料靶材主要依賴進(jìn)口，這和國(guó)內(nèi)集成電路技術(shù)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈水平息息相關(guān)。"何金江表示，"這需要材料企業(yè)與半導(dǎo)體制造企業(yè)密切配合，以及和PVD濺射鍍膜設(shè)備商聯(lián)合研發(fā)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)快速跟進(jìn)和創(chuàng)新研發(fā)。"杜領(lǐng)會(huì)也表達(dá)了同樣的意思，他告訴《中國(guó)電子報(bào)》記者，發(fā)展國(guó)內(nèi)靶材產(chǎn)業(yè)應(yīng)加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，在產(chǎn)業(yè)鏈層面建立半導(dǎo)體靶材國(guó)產(chǎn)化上下游聯(lián)合體。以鉭靶材為例，可建立鉭靶坯制造商、鉭靶材制造商、芯片制造商產(chǎn)業(yè)鏈上下游聯(lián)合體，打通產(chǎn)業(yè)鏈中間壁壘環(huán)節(jié)，形成市場(chǎng)合力。（記者 諸玲珍）

　　轉(zhuǎn)自：中國(guó)電子報(bào)

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