湿电子化学品
发布时间:2023-03-14 来源:专用化学品研究中心     分享到:

导言:

湿电子化学品属于精细化工与电子信息行业交叉的领域,专业性强,是典型的技术密集行业。也是化学试剂产品中对品质、纯度要求最高的细分领域。

下游显示面板、半导体、太阳能电池领域的技术进步,要求上游湿电子化学品的产品具备良好的质量和品质。分离技术、纯化技术以及与湿电子化学品生 产相配套的分析检验技术、环境处理与监测技术均为专业性较强的化工产品生产 技术。同时,下游应用领域生产工艺不同,对湿电子化学品的要求也不同,定制 化产品快速响应、研发、生产能力也是湿电子化学品企业必须具备的条件。上述生产技术、生产工艺、配方技术和协同开发能力等形成了企业进入湿电子化学品 行业的技术壁垒。湿电子化学品一般可划分为通用湿电子化学品和功能湿电子化学品,通用湿 电子化学品指在半导体、显示面板、太阳能电池等制造工艺中被大量使用的液体 化学品,一般为单成份、单功能化学品,例如氢氟酸、硫酸、氢氧化钠、氢氧化 钾等。功能湿电子化学品指通过复配手段达到特殊功能、满足制造中特殊工艺需 求的复配类化学品,例如显影液、剥离液、蚀刻液、稀释液、清洗液等。湿电子化学品具体分类如下:

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目前,世界及我国的湿电子化学品通常执行 SEMI 国际标准,其关键技术指 标包括单项金属杂质、非金属离子、颗粒数等,另外根据不同产品特点会相应增 加其他一些技术指标。湿电子化学品 SEMI 国际标准等级如下:

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1、显示面板制造工艺的应用 

(1)LCD 显示面板 液晶显示面板(LCD)在当前占据着主导地位,尤其是在大尺寸面板领域。TFT-LCD 显示面板系目前最主流的液晶显示面板。TFT-LCD 显示面板制造分为 阵列制程(Array Process)、成盒制程(Cell Process)和模组制程(Module Process)三个模块。TFT-LCD 阵列制程有五大步骤,分别为门电极、绝缘层、 数据电极、接触孔、像素电极制作。每个步骤又能区分为成膜、涂光阻胶、曝光、 显影、蚀刻、去光阻胶(剥离)、检查等流程。

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(2)OLED 显示面板 近年来,OLED 显示面板发展迅速,相比于 TFT-LCD 显示面板,其具有省 电、轻、薄、可弯曲、响应时间短等优势,在小尺寸面板领域,OLED 显示面板 已占据相当一部分市场。OLED 显示面板制作分背板段、前板段和模组段三道工 艺。背板段的制作与 TFT-LCD 阵列制程基本一致,也是采用光刻技术在基板上 叠加不同材质的膜层,从而形成驱动电路,并为发光器件提供点亮信号和稳定的 电源输入。湿电子化学品在 OLED 显示面板生产的应用与 TFT-LCD 显示面板基本一致,主 要在清洗、显影、蚀刻、剥离等流程使用。OLED 显示面板光刻和蚀刻工艺一般 需要重复较多次数,由于在基板上叠加层数变多,OLED 显示面板生产工艺对湿 电子化学品的纯度要求和用量需求都有较大幅度的提升。公司核心产品 TMAH 显影液达到 SEMI G4 等级,满足 OLED 显示面板的生产要求。

2、半导体制造工艺的应用

湿电子化学品在半导体领域的应用,主要集中在集成电路(芯片)和分立器 件晶圆的加工方面,其主要用途为清洗、显影、蚀刻、剥离几类。在进行芯片制作前,一般要对晶圆的表面进行抛光处理。主要步骤为机械研 磨(使用氧化铝颗粒)、蚀刻清洗(使用硝酸、醋酸、氢氧化钠等)、晶圆抛光 (使用硅土粉进行化学机械研磨)和表面清洗(氨水、过氧化氢、去离子水等)。晶圆表面处理后,还将对晶圆进行一系列的复杂工艺,使纯粹的硅晶圆变为 N 型或 P 型硅晶圆。晶圆处理后,芯片制造流程与 TFT-LCD 阵列制程基本相同,均有成膜、涂 胶、曝光、显影、蚀刻、光刻胶剥离等流程。在图形转移过程中,一般需要进行 十几次光刻和蚀刻工艺,对湿电子化学品需求较大。根据 IC 线宽的不同,所需 要的湿电子化学品等级亦有所差别。IC 线宽越窄,集成度越高,对湿电子化学 品要求也越高。公司 TMAH 显影液达到 SEMI G4 级别,满足超大规模集成电路 制作需求。

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3、太阳能电池制造工艺的应用 

在硅太阳能电池制造中,湿电子化学品主要应用于太阳能电池片的制绒、清 洗和蚀刻,上述工艺为太阳能电池片精细加工的核心工艺。太阳能电池生产对湿 电子化学品要求相对较低。

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行业发展情况

 1、行业发展历史 

(1)国外湿电子化学品发展历史 

湿电子化学品是 20 世纪 60 年代从高纯化学试剂产品领域发展起来的。20 世纪 60 年代末出现用于集成电路制造的电子级专用化学试剂。此类试剂 一般用于集成电路制造的清洗、蚀刻、掺杂、显影、晶圆表面处理、去膜、去光 刻胶等工序中。因此,一类新型的高纯化学试剂便产生,业界将其称为湿电子化 学品(又称超净高纯化学品)。

1975 年,国际半导体设备与材料组织(SEMI)成立了 SEMI 化学试剂标准 委员会,专门制定湿电子化学品的国际标准。对世界湿电子化学品的等级标准做 了统一的规范。SEMI 标准现已成为世界湿电子化学品制造业中通行的、最权威 的标准。

进入 21 世纪,国际 SEMI 标准化组织又根据湿电子化学品在世界范围内的 实际发展情况对原有的分类体系进行了归并,按品种进行分类,每个品种归并为 一个指导性的标准。国际上制备 SEMI G1 至 SEMI G4 级各种不同等级湿电子化 学品的技术已趋于成熟。随着集成电路向着纳米级发展,国际上 SEMI G4 以上 级别的高纯试剂生产技术也日渐成熟。近年来,湿电子化学品成为了超大规模集成电路制造业深入、快速发展中越 来越不可缺少的、支撑其新技术发展重要辅助工艺材料。为此,它也成为电子化学品中需求量大幅增长、技术高速发展的一类产品。同时,随着显示面板、太阳 能电池领域的发展,湿电子化学品用量进一步扩大,呈现出极为广阔的发展前景。

在世界湿电子化学品市场上,20 世纪 90 年代中后期及 21 世纪初,高端湿 电子化学品呈现由德、美、日知名企业垄断的局面。近几年,随着显示面板、太 阳能电池等湿电子化学品新市场的开辟及扩大,韩国、中国大陆及台湾地区的湿 电子化学品在世界市场的份额在逐渐提高。

(2)我国湿电子化学品发展历史 我国湿电子化学品发展整体可分为三个阶段。

①初期发展阶段(20 世纪 70 年代中期至 21 世纪初) 20 世纪 70 年代中期,我国湿电子化学品刚起步,技术水平、生产能力与国 际上大型湿电子化学品生产企业相差甚远。随着国家将超净高纯试剂的研发列入 重点科技攻关计划,国内企业纷纷加入湿电子化学品行业。该阶段,行业整体发展缓慢,超净高纯电子化学品产量远不能满足国内生产需求。

②规模化发展阶段(2006 年-2009 年) 2005 年以来,国家加强了化学试剂生产企业管理,陆续出台了一系列监管 法律法规,行业整体规范性得到极大的提升,也为行业快速发展打下坚实的基础。我国华东地区的湿电子化学品生产规模得到快速发展,行业内很多企业掌握了 SEMI G1、G2 等级化学试剂的生产技术,少数企业具备了 SEMI G2 等级化学 试剂规模化生产的能力,部分产品关键指标已达到 SEMI G3 的水平,并在相应 领域替代进口。发行人主打产品 TMAH 显影液就是国产替代进口的典型案例。随着下游需求的扩张,湿电子化学品行业转向规模化发展阶段。

③快速发展阶段(2010 年以后) 2010 年以后,我国显示面板、半导体、太阳能电池等新兴产业得到快速发 展。湿电子化学品的生产、检测、包装、技术服务等水平已基本达到满足显示面 板、太阳能等产业的需求,需求和供给水平均得到极大的提升,行业发展形势良好。在此阶段,少数企业已掌握部分品类 SEMI G4(如发行人的 TMAH 显影液、 晶瑞股份的双氧水等)的生产技术,并向着更高端的产品生产技术突破,相关产品在半导体领域应用也得到快速发展,湿电子化学品进入快速发展阶段。

2、行业发展情况 

(1)全球湿电子化学品发展情况 随着半导体、显示面板、太阳能电池等下游产业快速发展,湿电子化学品发 展非常迅速。2018 年,全球湿电子化学品整体市场规模约 52.65 亿美元,三大 市场应用量达到 307 万吨,其中,半导体市场应用量约 132 万吨,显示面板市 场应用量约 101 万吨,太阳能电池领域应用量达到 74 万吨。预计到 2020 年, 全球湿电子化学品整体市场规模将达到 58.50 亿美元,在全世界三大领域应用量 达到 388 万吨,复合增长率约 12.42%。

(2)我国湿电子化学品发展情况

改革开放以来,我国经济飞速发展,居民生活水平不断提高。消费升级促使 半导体、显示面板等行业快速发展。同时,随着国家对环保的日益关注,太阳能 等清洁能源领域亦发展迅速。下游行业的快速发展,为湿电子化学品行业带来了 机遇,整个行业近年来也迅速发展。我国湿电子化学品产量由 2012 年的 18.70 万吨增加至 2018 年的 49.50 万吨,年均复合增长率 17.61%。

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世界湿电子化学品的市场格局大致可分为三块:

欧美传统湿电子化学品企业占据约 33%的市场份额,代表企业有德国巴斯 夫公司、美国亚什兰集团、德国 E.Merck 公司、美国霍尼韦尔公司等。这些老 牌化工企业拥有极强的技术优势,产品等级可达到 SEMI G4 及以上级别,与半 导体制造业发展几乎保持同一步调。

第二块市场主要由日本的十家左右湿电子化学品企业所占据,合计约占27% 市场份额。日本化工行业发展晚于欧美,但进步非常快,其技术水平与欧美企业 已达到同一水平。目前,湿电子化学品行业主要由欧美企业和日本企业主导,高 端市场基本也由该部分企业占据。

第三块市场则是韩国、中国大陆及台湾地区的湿电子化学品市场所占领,约 占 38%的市场份额。其中韩国、台湾企业在生产技术上具有一定优势,在高端市场领域与欧美、日本企业相比也有一定的竞争力。中国大陆湿电子化学品企业 距世界整体水平还有一定距离,近年来,包括格林达在内的湿电子化学品企业持 续技术创新,在个别领域已接近国际领先水平。

(2)我国湿电子化学品发展历史 

我国湿电子化学品发展整体可分为三个阶段。

①初期发展阶段(20 世纪 70 年代中期至 21 世纪初) 20 世纪 70 年代中期,我国湿电子化学品刚起步,技术水平、生产能力与国 际上大型湿电子化学品生产企业相差甚远。随着国家将超净高纯试剂的研发列入 重点科技攻关计划,国内企业纷纷加入湿电子化学品行业。该阶段,行业整体发 展缓慢,超净高纯电子化学品产量远不能满足国内生产需求。

②规模化发展阶段(2006 年-2009 年) 2005 年以来,国家加强了化学试剂生产企业管理,陆续出台了一系列监管 法律法规,行业整体规范性得到极大的提升,也为行业快速发展打下坚实的基础。我国华东地区的湿电子化学品生产规模得到快速发展,行业内很多企业掌握了 SEMI G1、G2 等级化学试剂的生产技术,少数企业具备了 SEMI G2 等级化学 试剂规模化生产的能力,部分产品关键指标已达到 SEMI G3 的水平,并在相应 领域替代进口。发行人主打产品 TMAH 显影液就是国产替代进口的典型案例。随着下游需求的扩张,湿电子化学品行业转向规模化发展阶段。

③快速发展阶段(2010 年以后) 2010 年以后,我国显示面板、半导体、太阳能电池等新兴产业得到快速发 展。湿电子化学品的生产、检测、包装、技术服务等水平已基本达到满足显示面 板、太阳能等产业的需求,需求和供给水平均得到极大的提升,行业发展形势良 好。在此阶段,少数企业已掌握部分品类 SEMI G4(如格林达的 TMAH 显影液、 晶瑞股份的双氧水等)的生产技术,并向着更高端的产品生产技术突破,相关产 品在半导体领域应用也得到快速发展,湿电子化学品进入快速发展阶段。

市场竞争

由于我国湿电子化学品行业起步较晚,技术水平与世界领先水平有一定的距 离。国内竞争水平大致可分为两块,高端应用领域竞争与低端应用领域竞争两部分。在低端湿电子化学品应用领域(太阳能电池、分立器件等),国内较多企业均已掌握相关生产技术,竞争较为激烈,参与者也基本是国内的湿电子化学品生 产企业。例如太阳能领域湿电子化学品基本由国内企业供应,内资企业在低代线 面板用湿电子化学品市场中占有率超过 80%。在高端湿电子化学应用领域,外资企业占据大部分市场。国内具备相应技术 水平的企业将直接面对外资企业的竞争。由于具备本土化生产、性价比高、供应 稳定的优势,不少国内企业从外资企业手中抢占了部分市场,例如格林达生产的 TMAH 显影液实现了替代进口。整体来看,国内企业如能在研发、生产技术上有 所突破,半导体、新型显示面板等领域具有巨大的替代进口空间。

随着半导体、显示面板、太阳能电池等下游产业快速发展,湿电子化学品发 展非常迅速。2018 年,全球湿电子化学品整体市场规模约 52.65 亿美元,三大 市场应用量达到 307 万吨,其中,半导体市场应用量约 132 万吨,显示面板市 场应用量约 101 万吨,太阳能电池领域应用量达到 74 万吨。预计到 2020 年, 全球湿电子化学品整体市场规模将达到 58.50 亿美元,在全世界三大领域应用量 达到 388 万吨,复合增长率约 12.42%。


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