部分高端靶材實現產業化 原材料制備難題待破

　　集成電路的飛速發展，離不開材料和系統集成技術的支撐。高純金屬濺射靶材作為芯片制造、封裝中物理氣相沉積（PVD）工藝所需關鍵材料，應用于各種功能薄膜的制備。它的發展壯大不僅能極大地帶動上游我國傳統有色金屬材料產業結構升級，更能促進下游電子制造產業的技術進步和穩定快速發展。

　　國內高純濺射靶材企業嶄露頭角

　　在半導體襯底（基片）上生長各種具有重要功能的薄膜是集成電路芯片生產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、成膜質量好、沉積速度快、工藝穩定可靠等優點，廣泛應用于集成電路生產制造中，具有不可替代性。濺射沉積薄膜的原材料就是靶材，靶材的化學純度、組織性能等直接決定了芯片中接觸層、介質層、互連層等薄膜的性能，從而影響電子產品的性能和壽命。芯片對濺射靶材的要求非常高，它要求靶材純度要達到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鍵原材料，具有金屬鍍膜的均勻性、可控性等諸多優勢。濺射靶材以超高純金屬（鋁、鈦、銅、鉭、鈷、鎢等）為原料，經過壓力加工、熱處理、機械加工、清洗包裝等一系列復雜精密工藝加工制造完成的。利用物理氣相沉積技術，用高壓加速氣態離子轟擊，使靶材的原子被濺射出，以薄膜的形式沉積到硅片上，最終形成半導體芯片中復雜的配線結構。靶材在半導體材料中的占比約為3%。

　　超高純濺射靶材是伴隨著半導體工業的發展而興起的，屬于典型的技術密集型產業，產品技術含量高，研發生產設備專業性強。目前，全球范圍內美國的Honeywell、Praxair和日本的JX集團、Tosoh四家資金實力雄厚、技術水平領先、產業經驗豐富的跨國公司居全球超高純濺射靶材行業的領導地位。近年來，在國家一系列政策及資金的支持下，國內靶材行業涌現出了江豐電子、有研億金等企業，實現了超高純鋁、鈦、鉭、銅等全系列高端靶材的產業化，打破了國外公司對我國高端靶材的壟斷。江豐電子材料股份有限公司董事長姚力軍博士告訴《中國電子報》記者，靶材是集成電路材料領域最先打破國外壟斷的產品。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，開發出用于芯片制造的超高純金屬濺射靶材的全套生產工藝，公司產品70%以上銷往以臺積電等為代表的280多家海外芯片制造工廠，并在國際領先的7nm技術得到量產應用。

　　我國靶材行業急需突破人才和技術瓶頸

　　集成電路制造工藝的不斷前行，使得無論在微觀品質，還是宏觀規格上，對靶材的質量都提出了越來越高的要求。有研新材料有限公司戰略投資部部長何金江在接受《中國電子報》記者采訪時表示，集成電路制造工藝的微細化、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，還主要體現在靶材的致密度、晶粒尺寸、織構、電導率和結合強度等方面的嚴格要求；同時，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；此外，為了進一步提高靶材的使用性能，還需要對靶材的結構進行優化設計。這無疑對國內靶材企業提出了新的更高的挑戰。

　　雖然近年來我國集成電路、平板顯示、太陽能電池等產業的快速發展，讓我國已逐漸成為世界上薄膜靶材最大的需求地區之一，但不可否認的是，超高純濺射靶材仍需從國外進口。

　　姚力軍分析了其中的原因，他認為，由于國內超高純濺射靶材產業起步較晚，且受到技術、資金和人才的限制，國內專業從事超高純濺射靶材的生產企業數量偏少，企業規模和技術水平參差不齊，多數國內企業處于企業規模較小、技術水平偏低、產業布局分散的狀態，市場尚處于開拓初期，主要集中在低端產品領域競爭。他指出，面對激烈的國際競爭，濺射靶材產業專業人才的匱乏成為制約國內靶材產業發展的痛點。"靶材的研制主要是在企業內實施，各靶材公司為在競爭中取得優勢，技術均高度保密，所以該行業專業化很強，人才選擇局限于為數不多的靶材公司內部。高校及科研院所開展濺射靶材基礎研究及應用研究較少，時間也較短，研究力度也沒有靶材公司大，因此培養的人才，無論是在數量上還是水平上都略顯不足。"姚力軍說。他同時指出，隨著全球制造中心向中國轉移，國外靶材供應商考慮到價格和交貨期的因素，希望實現本土化供應，于是，紛紛在中國建立加工廠，這無疑使得國內靶材業面臨的競爭更加激烈。"此外，我國超高純濺射靶材原材料制備尚需實現重大突破，原材料品質一致性、關鍵技術等問題也亟待解決。"姚力軍告訴記者。

　　寧夏東方鉭業股份有限公司金屬制品分廠廠長杜領會以鉭靶材為例剖析了行業普遍存在的問題，他說，國外同行形成的技術及產業鏈壁壘，給鉭靶材本土化造成技術障礙與陷阱，無法形成反饋機制。同時，國外同行的鉭靶材產品技術成熟穩定，具有成本優勢，而鉭靶材在國內處于初始階段，生產成本高，不具備進入市場的成本優勢。

　　加強頂層設計形成市場合力

　　一方面，我國靶材行業自身存在諸多問題，難以完全滿足國內集成電路產業的需求；另一方面，中國快速發展的集成電路產業，又為國內靶材制造企業的發展提供了難得的機遇。如何平衡和應對，業內專家給出了解決方案。

　　姚力軍對《中國電子報》記者說，我國超高純濺射靶材產業要增強核心競爭力，需要加強基礎研究和應用研究、重視人才培養，在此過程中期望得到國家政策的支持。他解釋說，基礎研究和應用研究方面，首先需突破產品、工藝、應用上的瓶頸，可以采用自主研發和國外引進相結合的方法，需要國家及地方給予扶持，資助企業建立靶材重點實驗室。人才方面，為激發研究人員的積極性，企業內部可以在體制上加強激勵機制，設立專門的資金，對做出突出貢獻的科研人員予以重點獎勵。政策方面，由于濺射靶材是全球性市場，要與國外靶材供應商競爭，國內濺射靶材企業希望得到國家在進出口政策上的扶持。"如果國家對靶材產品給予適當退稅，進一步鼓勵靶材產品出口，必將加大靶材出口產品的競爭優勢，推動靶材產業的發展。"姚力軍說。

　　"目前，國內12英寸集成電路先進制程所需的高端靶材以及特種材料靶材主要依賴進口，這和國內集成電路技術整個產業鏈水平息息相關。"何金江表示，"這需要材料企業與半導體制造企業密切配合，以及和PVD濺射鍍膜設備商聯合研發，實現技術快速跟進和創新研發。"杜領會也表達了同樣的意思，他告訴《中國電子報》記者，發展國內靶材產業應加強頂層設計，在產業鏈層面建立半導體靶材國產化上下游聯合體。以鉭靶材為例，可建立鉭靶坯制造商、鉭靶材制造商、芯片制造商產業鏈上下游聯合體，打通產業鏈中間壁壘環節，形成市場合力。（記者 諸玲珍）

　　轉自：中國電子報

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