​半导体、面板产业转移升级,湿化学品需求向好

2020-01-07

1.1.湿电子化学品是电子行业湿法制程关键材料


湿电子化学品是集成电路、分立器件、显示面板、太阳能电池等生产湿法工艺制程关键性电子化工材料。湿电子化学品行业上承基础化工原料,下接电子信息材料行业。




要求超净高纯,具有产品规格多、单个品种用量少、产品更新换代快、质控要求极高、对生产及使用环境洁净度要求高等特点。虽在下游电子元器件生产成本中占比较低,但其纯度和洁净度对下游产品的良率、电性能及可靠性都有着十分重要的影响,下游客户认证通常需要一年左右时间。产品定价普遍采用成本加成模式,但由于上游原材料价格波动较大,下游大型客户享有相对更高的议价权,行业整体毛利率波动相对较大。


湿电子化学品主要用于晶圆、面板、硅片电池制造加工过程中的清洗、光刻、显影、蚀刻、去胶等湿法工艺制程。按照组成成分和应用工艺不同可分为通用湿电子化学品(酸类、碱类、溶剂类,如硫酸、氢氟酸、双氧水、氨水、硝酸、异丙醇等)和功能性湿电子化学品(配方产品,如显影液、剥离液、清洗液、刻蚀液等)。



湿电子化学品品类众多,通用化学品中用量较大的品种有双氧水、氢氟酸、硫酸、硝酸等,但在不同领域应用结构有所差别。在晶硅太阳能电池片领域,氢氟酸、硝酸、盐酸用量最大;在面板领域,磷酸、双氧水、硝酸、醋酸是用量最大的清洗、蚀刻用产品;在应用占比逐步提升的半导体领域,硫酸、双氧水、氨水、氢氟酸用量最大,主要用于晶圆的湿法清洗和刻蚀。



行行查,行业研究数据库 www.hanghangcha.com


1.2.湿化学品更新换代快,洁净度要求极高


电子化学品下游半导体、面板等行业均为投资规模大,技术更新换代快的行业,半导体“摩尔定律”对IC线宽要求愈发苛刻,高世代液晶面板以及新型显示技术的推陈出新,为提升产品良率对上游湿电子化学品的纯度、洁净度要求越来越高。


湿电子化学品制备的关键在于控制并达到所要求的杂质含量和颗粒度。以半导体领域为例,根据现行通用的SEMI标准,根据IC线宽不同,所需超级高纯试剂可分为G1-G55个等级,其中G5等级要求金属杂质含量达到10ppt等级。



湿化学品的三个主要应用场景对产品的等级要求有所不同,太阳能电池领域对洁净度要求相对较低,仅需达到G1等级。显示面板领域一般要求达到G2、G3等级。半导体领域,分立器件对超净高纯试剂等级要求相对较低,基本集中在G2级;集成电路用超净高纯试剂的纯度要求最高,中低端领域(8英寸及以下晶圆制程)要求达到G3、G4 水平,部分高端领域(大硅片、12英寸晶圆制程)要求达到G5等级(10ppt)。


1.3.湿化学品关键生产工艺:提纯、混配、包装


湿电子化学品对纯度和洁净度要求极高,在生产、检测、包装、运输各环节均有严格要求。超净高纯试剂核心生产工艺主要涉及物理纯化的提纯工艺,功能性材料主要为配方性的混配工艺。


超净高纯试剂纯化:湿电子化学品品种众多,产品制备工艺、设备要求各不相同,需根据不同品种特性确定工艺路线。提纯工艺段主要采用蒸馏、亚沸蒸馏、等温蒸馏、减压蒸馏以及升华、化学处理、气体吸收等技术,分离金属杂质。采用超微过滤器(PTFE膜)过滤除去颗粒性杂质。结合不同的颗粒、金属杂质、非金属杂质分析测试技术以达到相应标准的洁净度。一般的蒸馏方法将离子含量降低到10-9级还相对容易,但要继续达到10-9以上对处理设备、容器和环境要求非常高,处理成本也会大幅提高。




功能性材料混配工艺:功能性材料生产核心在于将纯化后的成品进行精密混配,混配的关键在于配方,配方则需要根据不同客户需求定制开发,需要长时间的调配、试制、上线测试。


功能性材料废液回收再生:对于附加值较高的功能性化学品,除销售新液外,材料厂商还会采用废液回收再生的方式实现与特定客户间的内部循环。回收再生产品主要用于对洁净度要求相对稍低的面板厂商(主流半导体客户一般不选用)。面板厂商使用后的功能性材料废液由具备资质的危废处理企业回收并进行初步处理,处理后回售给材料厂商作为原材料,材料厂商对废液进一步提纯混配,并添加部分新液再次出售给面板厂商。再生产品在满足下游客户要求基础上,可以显著降低客户及材料厂商生产成本。



包装、运输:湿电子化学品多为易燃、易爆、强腐蚀的危险品,且对运输过程中洁净度要求极高。规模运输过程多采用内衬PFA、PTFE等高性能氟树脂的槽车,造价较为高昂,且全球仅少数厂家具备供应能力。


2.1.半导体:12英寸晶圆产线对湿电子化学品需求量激增


湿电子化学品在晶圆加工中主要用于清洗、光刻、蚀刻工艺。晶圆清洗是指在氧化、光刻等工艺之前去除硅片表面的金属离子、有机物、氧化物,对湿电子化学品需求量最大。包括碱性(氨水+双氧水)、酸性(盐酸+双氧水)、有机物清洗(浓硫酸+双氧水)、氧化层清洗(稀释氢氟酸)等不同类型清洗液。光刻工艺段包括光刻胶稀释用溶剂、涂胶前基片表面处理剂、曝光之后的显影剂、以及刻蚀完成后光刻胶去胶剂、剥离液等。蚀刻工艺段根据蚀刻对象的不同所需的蚀刻液不同,但主要以混合强酸蚀刻液为主。根据SEMI统计,2018年晶圆制造材料中湿电子化学品占比达到10%。




2.2.面板:OLED及大尺寸LCD面板催生湿电子化学品需求快速提升


湿电子化学品主要用于LCD及OLED面板Array制程。LCD及OLED面板生产工艺在Array制程(TFT玻璃基板蚀刻)工艺流程较为类似。主要包括:TFT玻璃基板清洗-沉积ITO薄膜(氧化物半导体薄膜,用于后续蚀刻)-涂布光刻胶-曝光、显影-蚀刻-光刻胶剥离。所需湿电子化学品主要包括基板清洗用清洗剂;光刻胶稀释剂;显影剂;刻蚀液;剥离液等。




在面板加工领域,需求量较大的湿电子化学品主要是:磷酸(41.3 %)、硝酸(24.06%)、MEA等极性溶液(15.8%)、醋酸(9.59%),主要在面板的蚀刻加工中充当蚀刻、清洗试剂。面板用湿电子化学品等级要求较半导体相对较低,但随着平板显示向高世代发展,对产品的良率、稳定性、分辨率、反应时间等要求越来越高,相应对高世代线用湿电子化学品的性能要求也越来越高。



行行查,行业研究数据库 www.hanghangcha.com


2.3.太阳能电池:行业需求预计稳定增长


太阳能电池工作原理的基础是半导体p-n结的光伏效应,晶硅太阳能电池是目前应用最广泛的电池,基本结构是在p型晶体硅材料上通过扩散等技术形成n型半导体层,组成p-n结。在n型半导体表面制备绒面结构和减反射层以减少光反射造成的光损失,然后在正面、背面分别制备金属电极。


太阳能电池片主要工艺步骤包括:清洗制绒、磷扩散制备P-N结、硅片清洗、边缘刻蚀以避免短路、沉积反射膜、丝网印刷制备电极等。制绒工艺湿电子化学品消耗量最大,约占整个加工需求总量的60~70%。制绒即通过化学腐蚀的方法将光滑的硅片表面腐蚀成凸凹不平的结构,以减少光反射造成的光损失。





太阳能电池生产过程氢氟酸、氢氧化钾、硝酸、双氧水用量最大。单晶硅制绒工艺一般采用氢氧化钾等碱性溶液作为腐蚀剂,配合盐酸、氢氟酸进行清洗。多晶硅采用硝酸、氢氟酸等混合酸液作为腐蚀剂,采用高纯氢氧化钾,氢氟酸+盐酸混合液进行清洗。近年来单晶硅片占比提升较快,单多晶产能市占比已从 2015 年的 2:8 变为 2018 年的 3.5:6.5。未来高效电池的市占比不断扩大,预计单晶硅片市占比仍将继续提升,太阳能电池领域氢氧化钾、双氧水需求将明显增加。





太阳能电池行业对湿电子化学品的洁净度要求相对较低,仅需达到G1、G2等级,目前国产化率已达到98%。18年“531”新政引发光伏行业巨震,降规模,降补贴,降上网电价压力下,产业链相关产品产量增速、价格下滑明显。但随着2019年以来行业政策趋于明朗,竞价项目持续落地,促使光伏行业平稳过渡到平价上网,行业景气度有望获得提振。据中投产业研究院预测,2022年中国太阳能电池产量预计将达到163GW,2018-2022年CAGR为14%。2018 年我国太阳能电池领域湿电子化学品耗用量约28.16 万吨。




2.4.半导体行业升级、面板企业扩产为湿电子化学品注入新机遇


依托半导体领域、面板领域需求快速释放以及高附加值高等级产品占比提升,东方财富测算2022年国内湿电子化学品需求量将达到166万吨,较2018年需求量提升83%,CAGR为16%。且预计半导体板块应用占比将持续提升,2022年预计达到36%。产品毛利率较低的太阳能电池行业应用占比持续降低,预计2022年为29%。



行行查,行业研究数据库 www.hanghangcha.com


手机访问“行行查”小程序更方便

半导体 化工

相关推荐

国家免疫规划调整公布:接种疫苗种类升级,肺炎、HPV疫苗“落榜”

跨境电商迎来大动作!全球母婴齐聚渝欧欲打开线下市场

高端医用敷料市场需求扩充,产业全链似迎机遇!

官宣不存在:线上屏蔽“械字号面膜”,线下消费应慎重

1964年以来首款创新药上市,高钾血症56年的空白期得到填补

我国自主研发全固态电池,凭借高安全性、长寿命与5G、AI齐头并进

新型抗癌疗法可减少2/3肿瘤重量和体积,还能进一步促进抗癌药物吸收

银联微信实现条码支付互联互通,聚合支付或将遭遇灾难性打击

国家级化妆品检测中心正式落户,假冒伪劣产品“外衣”无处遁形

新技术可以减少混凝土气泡,可将原本寿命翻倍增长到200年

行行查

行业研究数据库

移动端
​半导体、面板产业转移升级,湿化学品需求向好
2020-01-07

1.1.湿电子化学品是电子行业湿法制程关键材料


湿电子化学品是集成电路、分立器件、显示面板、太阳能电池等生产湿法工艺制程关键性电子化工材料。湿电子化学品行业上承基础化工原料,下接电子信息材料行业。




要求超净高纯,具有产品规格多、单个品种用量少、产品更新换代快、质控要求极高、对生产及使用环境洁净度要求高等特点。虽在下游电子元器件生产成本中占比较低,但其纯度和洁净度对下游产品的良率、电性能及可靠性都有着十分重要的影响,下游客户认证通常需要一年左右时间。产品定价普遍采用成本加成模式,但由于上游原材料价格波动较大,下游大型客户享有相对更高的议价权,行业整体毛利率波动相对较大。


湿电子化学品主要用于晶圆、面板、硅片电池制造加工过程中的清洗、光刻、显影、蚀刻、去胶等湿法工艺制程。按照组成成分和应用工艺不同可分为通用湿电子化学品(酸类、碱类、溶剂类,如硫酸、氢氟酸、双氧水、氨水、硝酸、异丙醇等)和功能性湿电子化学品(配方产品,如显影液、剥离液、清洗液、刻蚀液等)。



湿电子化学品品类众多,通用化学品中用量较大的品种有双氧水、氢氟酸、硫酸、硝酸等,但在不同领域应用结构有所差别。在晶硅太阳能电池片领域,氢氟酸、硝酸、盐酸用量最大;在面板领域,磷酸、双氧水、硝酸、醋酸是用量最大的清洗、蚀刻用产品;在应用占比逐步提升的半导体领域,硫酸、双氧水、氨水、氢氟酸用量最大,主要用于晶圆的湿法清洗和刻蚀。



行行查,行业研究数据库 www.hanghangcha.com


1.2.湿化学品更新换代快,洁净度要求极高


电子化学品下游半导体、面板等行业均为投资规模大,技术更新换代快的行业,半导体“摩尔定律”对IC线宽要求愈发苛刻,高世代液晶面板以及新型显示技术的推陈出新,为提升产品良率对上游湿电子化学品的纯度、洁净度要求越来越高。


湿电子化学品制备的关键在于控制并达到所要求的杂质含量和颗粒度。以半导体领域为例,根据现行通用的SEMI标准,根据IC线宽不同,所需超级高纯试剂可分为G1-G55个等级,其中G5等级要求金属杂质含量达到10ppt等级。



湿化学品的三个主要应用场景对产品的等级要求有所不同,太阳能电池领域对洁净度要求相对较低,仅需达到G1等级。显示面板领域一般要求达到G2、G3等级。半导体领域,分立器件对超净高纯试剂等级要求相对较低,基本集中在G2级;集成电路用超净高纯试剂的纯度要求最高,中低端领域(8英寸及以下晶圆制程)要求达到G3、G4 水平,部分高端领域(大硅片、12英寸晶圆制程)要求达到G5等级(10ppt)。


1.3.湿化学品关键生产工艺:提纯、混配、包装


湿电子化学品对纯度和洁净度要求极高,在生产、检测、包装、运输各环节均有严格要求。超净高纯试剂核心生产工艺主要涉及物理纯化的提纯工艺,功能性材料主要为配方性的混配工艺。


超净高纯试剂纯化:湿电子化学品品种众多,产品制备工艺、设备要求各不相同,需根据不同品种特性确定工艺路线。提纯工艺段主要采用蒸馏、亚沸蒸馏、等温蒸馏、减压蒸馏以及升华、化学处理、气体吸收等技术,分离金属杂质。采用超微过滤器(PTFE膜)过滤除去颗粒性杂质。结合不同的颗粒、金属杂质、非金属杂质分析测试技术以达到相应标准的洁净度。一般的蒸馏方法将离子含量降低到10-9级还相对容易,但要继续达到10-9以上对处理设备、容器和环境要求非常高,处理成本也会大幅提高。




功能性材料混配工艺:功能性材料生产核心在于将纯化后的成品进行精密混配,混配的关键在于配方,配方则需要根据不同客户需求定制开发,需要长时间的调配、试制、上线测试。


功能性材料废液回收再生:对于附加值较高的功能性化学品,除销售新液外,材料厂商还会采用废液回收再生的方式实现与特定客户间的内部循环。回收再生产品主要用于对洁净度要求相对稍低的面板厂商(主流半导体客户一般不选用)。面板厂商使用后的功能性材料废液由具备资质的危废处理企业回收并进行初步处理,处理后回售给材料厂商作为原材料,材料厂商对废液进一步提纯混配,并添加部分新液再次出售给面板厂商。再生产品在满足下游客户要求基础上,可以显著降低客户及材料厂商生产成本。



包装、运输:湿电子化学品多为易燃、易爆、强腐蚀的危险品,且对运输过程中洁净度要求极高。规模运输过程多采用内衬PFA、PTFE等高性能氟树脂的槽车,造价较为高昂,且全球仅少数厂家具备供应能力。


2.1.半导体:12英寸晶圆产线对湿电子化学品需求量激增


湿电子化学品在晶圆加工中主要用于清洗、光刻、蚀刻工艺。晶圆清洗是指在氧化、光刻等工艺之前去除硅片表面的金属离子、有机物、氧化物,对湿电子化学品需求量最大。包括碱性(氨水+双氧水)、酸性(盐酸+双氧水)、有机物清洗(浓硫酸+双氧水)、氧化层清洗(稀释氢氟酸)等不同类型清洗液。光刻工艺段包括光刻胶稀释用溶剂、涂胶前基片表面处理剂、曝光之后的显影剂、以及刻蚀完成后光刻胶去胶剂、剥离液等。蚀刻工艺段根据蚀刻对象的不同所需的蚀刻液不同,但主要以混合强酸蚀刻液为主。根据SEMI统计,2018年晶圆制造材料中湿电子化学品占比达到10%。




2.2.面板:OLED及大尺寸LCD面板催生湿电子化学品需求快速提升


湿电子化学品主要用于LCD及OLED面板Array制程。LCD及OLED面板生产工艺在Array制程(TFT玻璃基板蚀刻)工艺流程较为类似。主要包括:TFT玻璃基板清洗-沉积ITO薄膜(氧化物半导体薄膜,用于后续蚀刻)-涂布光刻胶-曝光、显影-蚀刻-光刻胶剥离。所需湿电子化学品主要包括基板清洗用清洗剂;光刻胶稀释剂;显影剂;刻蚀液;剥离液等。




在面板加工领域,需求量较大的湿电子化学品主要是:磷酸(41.3 %)、硝酸(24.06%)、MEA等极性溶液(15.8%)、醋酸(9.59%),主要在面板的蚀刻加工中充当蚀刻、清洗试剂。面板用湿电子化学品等级要求较半导体相对较低,但随着平板显示向高世代发展,对产品的良率、稳定性、分辨率、反应时间等要求越来越高,相应对高世代线用湿电子化学品的性能要求也越来越高。



行行查,行业研究数据库 www.hanghangcha.com


2.3.太阳能电池:行业需求预计稳定增长


太阳能电池工作原理的基础是半导体p-n结的光伏效应,晶硅太阳能电池是目前应用最广泛的电池,基本结构是在p型晶体硅材料上通过扩散等技术形成n型半导体层,组成p-n结。在n型半导体表面制备绒面结构和减反射层以减少光反射造成的光损失,然后在正面、背面分别制备金属电极。


太阳能电池片主要工艺步骤包括:清洗制绒、磷扩散制备P-N结、硅片清洗、边缘刻蚀以避免短路、沉积反射膜、丝网印刷制备电极等。制绒工艺湿电子化学品消耗量最大,约占整个加工需求总量的60~70%。制绒即通过化学腐蚀的方法将光滑的硅片表面腐蚀成凸凹不平的结构,以减少光反射造成的光损失。





太阳能电池生产过程氢氟酸、氢氧化钾、硝酸、双氧水用量最大。单晶硅制绒工艺一般采用氢氧化钾等碱性溶液作为腐蚀剂,配合盐酸、氢氟酸进行清洗。多晶硅采用硝酸、氢氟酸等混合酸液作为腐蚀剂,采用高纯氢氧化钾,氢氟酸+盐酸混合液进行清洗。近年来单晶硅片占比提升较快,单多晶产能市占比已从 2015 年的 2:8 变为 2018 年的 3.5:6.5。未来高效电池的市占比不断扩大,预计单晶硅片市占比仍将继续提升,太阳能电池领域氢氧化钾、双氧水需求将明显增加。





太阳能电池行业对湿电子化学品的洁净度要求相对较低,仅需达到G1、G2等级,目前国产化率已达到98%。18年“531”新政引发光伏行业巨震,降规模,降补贴,降上网电价压力下,产业链相关产品产量增速、价格下滑明显。但随着2019年以来行业政策趋于明朗,竞价项目持续落地,促使光伏行业平稳过渡到平价上网,行业景气度有望获得提振。据中投产业研究院预测,2022年中国太阳能电池产量预计将达到163GW,2018-2022年CAGR为14%。2018 年我国太阳能电池领域湿电子化学品耗用量约28.16 万吨。




2.4.半导体行业升级、面板企业扩产为湿电子化学品注入新机遇


依托半导体领域、面板领域需求快速释放以及高附加值高等级产品占比提升,东方财富测算2022年国内湿电子化学品需求量将达到166万吨,较2018年需求量提升83%,CAGR为16%。且预计半导体板块应用占比将持续提升,2022年预计达到36%。产品毛利率较低的太阳能电池行业应用占比持续降低,预计2022年为29%。



行行查,行业研究数据库 www.hanghangcha.com


手机访问“行行查”小程序更方便

半导体 化工
相关推荐