pp电子：【成果推介】高端半导体光掩膜版量产关键技术

【所属领域】

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【痛点问题】

光掩膜版(又称光罩，掩膜版，英文 Photo-mask )是芯片制作中实现设计图形转移的载体，是决定其微细结构和线宽精度的核心材料和工具。

目前中国半导体掩膜版的国产化率10%左右，90%需要进口，高端掩膜版国产化率3%，miniLED和microLED产业升级也需要更多高端掩膜版。随着中国市场需求的持续提升，掩膜版产能严重不足。并且中国半导体掩膜版的产业起步较晚，技术滞后，核心技术和装备基本让国外公司垄断，特别是在设备、材料领域众多技术处于“卡脖子”状态，例如掩膜版制造的核心装备光刻机、检测机、测量机、修复机和贴膜机等都依赖进口，严重制约中国半导体产业的发展。华中科技大学徐智谋教授团队致力于全套高端半导体光掩膜版的关键核心技术研发与量产，为“卡脖子”技术研究而努力。

【成果介绍】

具有建立180 nm技术节点半导体掩膜版量产线相关核心技术；具备130 nm至28 nm半导体掩膜版研发、设计及验证能力。主要研究成果如下：

（1）工艺突破

团队掌握了掩膜版MEMS微纳加工量产核心技术，如电子束光刻、激光光刻和纳米压印光刻等MEMS微纳加工工艺的各类技术参数的搭配和优化，以及大数据量软件快速处理、补偿等。

电子束光刻工艺效果 激光光刻工艺效果

纳米压印光刻工艺效果

（2）装备国产化

A.超高精度二维测量装备

尺寸测量是验证掩膜版技术指标的核心，主要包括关键尺寸测量(CD)和长尺寸测量(TP)。团队已掌握掩膜版的关键测量技术，达到国内先进水平，具有整套设备的整机制造能力。

TP测量是掩膜版制作的核心指标，直接影响到客户的套合精度，该测量设备一直由国外极少数厂商垄断，且价格昂贵，一般在1000万美元以上，高端限制对中国出口。团队目前正在攻克该项技术，已取得阶段性成果。

B.缺陷修复装备

掩膜版修补技术是提升良品率的关键手段，该技术一直为国外垄断。团队已熟练掌握UV、DUV激光化学沉积技术及皮秒飞秒激光金属处理技术，具备整机制造能力，可降低设备采购成本70%以上。

C.Pellicle自动贴膜装备

随着产品精度的提升和应用领域的高端化，掩膜版贴膜是个不可缺少的重要环节。在IC制造领域100%掩膜版需贴Pellicle，在IC封装领域90%以上需贴膜，在LED领域80%以上需贴膜。该贴膜设备一直国外公司垄断，国内厂家没有提供，国外采购全自动贴膜设备需100万美元左右。团队具备研发制造该设备的能力，贴膜精度±0.1mm，且有设备正式在产线运营，制造成本可节约90%以上。

（3）厂房建设关键技术

团队对 MEMS及其掩膜工厂工艺设备厂务设计有丰富经验，掌握高等级防微震厂房结构和设备平台的设计施工，可达到VC-D级技术标准，满足纳米级生产技术要求。

【技术优势】

（1）掌握了高性价比掩膜版量产的关键核心技术，包括部分装备的国产化，解决“卡脖子”技术难题，量产线建设成本节约30%以上；

（2）具备28 nm及以下技术节点掩膜版设计开发能力和验证平台，验证周期可缩短3倍；

（3）拥有一支20多年以上掩膜版量产、研发和销售经验的队伍，成熟的企业管理经验，保证企业稳步成长，确保投资风险可控。

【技术指标】

（1）量产掩膜版技术指标：180 nm线；验证掩膜版技术指标：28 nm线；

（2）国产化装备主要技术指标如下表：

【技术成熟度】

可量产。

【应用场景】

集成电路、LED照明、显示及光通信等芯片制造行业。

【市场前景】

2021年全球半导体掩膜版市场规模约50亿美元，中国市场约76亿元；据中国半导体协会资料显示，预计2025年中国半导体掩膜版市场规模将达到101亿元，而国产化率10%左右，国产替代空间巨大。

建设一条小规模半导体掩膜版量产产线：可实现年销售收入6000万元，利润1700万元；建设一定规模的半导体掩膜版的量产产线：可实现年销售收入6亿元，利润2.1亿元。

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【知识产权】

本成果拥有自主知识产权，申请/授权17项发明专利。

【合作方式】

股权投资合作共建或政府孵化+中试线。

【专家介绍】

徐智谋：工学博士，教授、博士生导师。华中科技大学徐智谋教授团队在MEMS微纳制造领域具有20余年的研究经验，2019年“纳米结构光/电器件的制备机理与性能调控”获得了湖北省自然科学奖三等奖(排名第一)。主导省部级以上纵向项目十余项，主要有：国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、国家重大仪器专项、国家863计划项目(包括军工863项目、863重大专项)、国家科技支撑计划项目和武器装备预先研究项目等。借助于光学与电子信息学院/武汉光电国家研究中心先进的MEMS微纳加工平台，整合了一支高端半导体掩膜版生产研发团队，掌握了高性价比掩模版量产的关键核心技术，包括部分装备的国产化生产技术。这种高性价比掩模版可以用于集成电路、照明、显示及光通信等芯片制造行业，具有广阔的市场前景。

【联系方式】

CG23007