吉田半導體突破 ArF 光刻膠技術壁壘,國產替代再迎新進展
自主研發 ArF 光刻膠通過中芯國際驗證,吉田半導體填補國內光刻膠空白。
吉田半導體成功研發出 AT-450 ArF 光刻膠,分辨率達 90nm,適用于 14nm 及以上制程,已通過中芯國際量產驗證。該產品采用國產原材料與自主配方,突破日本企業對 ArF 光刻膠的壟斷。其光酸產率提升 30%,蝕刻選擇比達 4:1,性能對標日本信越的 ArF 系列。吉田半導體的技術突破加速了國產芯片制造材料自主化進程,為國內晶圓廠提供高性價比解決方案。
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不同光刻膠類型的適用場景對比
類型 波長范圍 分辨率 典型應用產品
G線/i線光刻膠 436/365nm ≥1μm PCB、LCD黑色矩陣 吉田半導體JT-100系列
KrF光刻膠 248nm 0.25-1μm 28nm以上芯片、Mini LED制備 吉田半導體YK-300系列
ArF光刻膠 193nm 45nm-0.25μm 14nm及以上芯片、OLED電極圖案化 國際主流:JSR ARF系列
EUV光刻膠 13.5nm ≤7nm 7nm以下先進制程、3D NAND堆疊 研發中(吉田半導體合作攻關)
水性光刻膠 全波長適配 5-50μm 柔性顯示、環保PCB阻焊層 吉田半導體WT-200系列
總結:多領域滲透的“工業維生素”
光刻膠的應用深度綁定電子信息產業,從半導體芯片的“納米級雕刻”到PCB的“毫米級線路”,再到顯示面板的“色彩精細控制”,其技術參數(分辨率、耐蝕刻性、靈敏度)需根據場景設計。隨著**新能源(車規芯片、光伏)、新型顯示(Micro LED)、先進制造(納米壓印)**等領域的發展,光刻膠的應用邊界將持續擴展,成為支撐制造的關鍵材料。
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? 化學反應:
? 正性膠:曝光后光敏劑(如重氮醌DQN)分解,生成羧酸,在堿性顯影液中溶解;
? 負性膠:曝光后光敏劑引發交聯劑與樹脂形成不溶性網狀結構。
5. 顯影(Development)
? 顯影液:
? 正性膠:堿性水溶液(如0.26N四甲基氫氧化銨TMAH),溶解曝光區域;
? 負性膠:有機溶劑(如二甲苯、醋酸丁酯),溶解未曝光區域。
? 方法:噴淋顯影(PCB)或沉浸式顯影(半導體),時間30秒-2分鐘,需控制顯影液濃度和溫度。
6. 后烘(Post-Bake)
? 目的:固化膠膜,提升耐蝕刻性和熱穩定性。
? 條件:
? 溫度:100-150℃(半導體用正性膠可能更高,如180℃);
? 時間:15-60分鐘(厚膠或高耐蝕需求時延長)。
7. 蝕刻/離子注入(后續工藝)
? 蝕刻:以膠膜為掩膜,通過濕法(酸堿溶液)或干法(等離子體)刻蝕基板材料(如硅、金屬、玻璃);
? 離子注入:膠膜保護未曝光區域,使雜質離子只能注入曝光區域(半導體摻雜工藝)。
8. 去膠(Strip)
? 方法:
? 濕法去膠:強氧化劑(如硫酸+雙氧水)或有機溶劑(如N-甲基吡咯烷酮NMP);
? 干法去膠:氧等離子體灰化(半導體領域,無殘留)。
依托自主研發與國產供應鏈,吉田半導體 LCD 光刻膠市占率達 15%,躋身國內前段企業。吉田半導體 YK-200 LCD 正性光刻膠采用國產樹脂與單體,實現 100% 國產化替代。其分辨率 0.35μm,附著力 > 3N/cm,性能優于 JSR 的 AR-P310 系列。通過與國內多家大型企業的深度合作,產品覆蓋智能手機、電視等顯示終端,年供貨量超 200 噸。公司建立國產原材料溯源體系,確保每批次產品穩定性,推動 LCD 面板材料國產化進程。
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厚板光刻膠
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電路板制造:在制作對線路精度和抗蝕刻性能要求高的電路板時,厚板光刻膠可確保線路的精細度和穩定性,比如汽車電子、工業控制等領域的電路板,能承受復雜環境和大電流、高電壓等工況。
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功率器件制造:像絕緣柵雙極晶體管(IGBT)這類功率器件,需要承受高電壓和大電流,厚板光刻膠可用于其芯片制造過程中的光刻環節,保障芯片內部電路的精細布局,提高器件的性能和可靠性。
負性光刻膠
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半導體制造:在芯片制造過程中,用于制作一些對精度要求高、圖形面積較大的結構,如芯片的金屬互連層、接觸孔等。通過負性光刻膠的曝光和顯影工藝,能實現精確的圖形轉移,確保芯片各部分之間的電氣連接正常。
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平板顯示制造:在液晶顯示器(LCD)和有機發光二極管顯示器(OLED)的制造中,用于制作電極、像素等大面積圖案。以 LCD 為例,負性光刻膠可幫助形成液晶層與玻璃基板之間的電極圖案,控制液晶分子的排列,從而實現圖像顯示。
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原料準備
? 主要成分:樹脂(成膜劑,如酚醛樹脂、聚酰亞胺等)、感光劑(光引發劑或光敏化合物,如重氮萘醌、光刻膠單體)、溶劑(溶解成分,如丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA))、添加劑(調節粘度、感光度、穩定性等,如表面活性劑、穩定劑)。
? 原料提純:對樹脂、感光劑等進行高純度精制(純度通常要求99.9%以上),避免雜質影響光刻精度。
配料與混合
? 按配方比例精確稱量各組分,在潔凈環境,如萬中通過攪拌機均勻混合,形成膠狀溶液。
? 控制溫度(通常20-30℃)和攪拌速度,避免氣泡產生或成分分解。
過濾與純化
? 使用納米級濾膜(孔徑0.05-0.2μm)過濾,去除顆粒雜質(如金屬離子、灰塵),確保膠液潔凈度,避免光刻時產生缺陷。
性能檢測
? 物理指標:粘度、固含量、表面張力、分子量分布等,影響涂布均勻性。
? 化學指標:感光度、分辨率、對比度、耐蝕刻性,通過曝光實驗和顯影測試驗證。
? 可靠性:存儲穩定性(常溫/低溫保存下的性能變化)、耐溫性(烘烤過程中的抗降解能力)。
包裝與儲存
? 在惰性氣體(如氮氣)環境下分裝至避光容器(如棕色玻璃瓶或鋁罐),防止感光劑氧化或光分解。
? 儲存條件:低溫(5-10℃)、避光、干燥,部分產品需零下環境(如EUV光刻膠)。
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