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我国半导体清洗(WET clean)设备市场现状分析

发布时间:2018-08-02  来源:立鼎产业研究网  点击量: 8569 

在集成电路制造工序中,如成膜、CMP和刻蚀等工序前后,晶圆表面存在上一道工序所遗留的超微细颗粒物、金属残留、有机物残留,这些颗粒或残留物会影响芯片最终的良率。因此对于这些颗粒或者残留物的清洗就变得必不可少,而且随着栅极尺寸的不断缩减,对于杂质或缺陷的要求愈来愈高,对于清洗工艺就提出了进一步的挑战。

我们估算16nm 技术节点工艺步骤约1000 步,7nm 技术将超过1500 步。每经过一道芯片制造工艺,晶圆表面或多或少会被污染,因此几乎所有制程之前或后都需要清洗,清洗工艺约占所有步骤的 30%。清洗工艺不仅需要超强去污,而且不能对晶片表面的精细图形结构造成损伤,因此半导体清洗设备也有较高的行业进入壁垒。随着设备尺寸缩小到 16nm 以下,制程复杂性会进一步提升,清洗步骤数量会不断大幅度增长,清洗工艺的重要性大幅提升。

半导体清洗工艺的分类及用途

清洗工艺

用途

预扩散清洗

创建一个没有微粒,金属和有机污染物的表面。

粒子清除清洗

使用化学或机械洗涤如Megasonic从表面除去颗粒

金属粒子清洗

消除对器件性能有不利影响的金属离子

后刻蚀清洗

去除光刻胶和聚合物、去除固体残余物,RIE工艺期间形成的“蚀刻聚合物”

薄膜清除清洗

氧化物蚀刻/剥离,氮化物蚀刻/剥离,硅蚀刻和金属蚀刻/剥离

资料来源:公开资料整理,立鼎产业研究中心

清洗设备占整个设备投资比例约为5%,全球半导体晶圆清洗设备市场的前三名厂商是Lam ResearchTel SCREEN Holdings(DNS) 2015 年这三个公司占据 87.7%的市场份额。根据Gartner 数据,国内市场目前国产设备占比约为13%,预计在2020 年能达到20%左右。我们估算2018-2020 年国内晶圆厂建设对应的清洗设备市场空间分别为151617 亿元,而国产设备的市场空间分别为2.22.83.4 亿元。

我国晶圆厂 WET 设备市场及国产化市场占比


资料来源:公开资料整理,立鼎产业研究中心

北方华创(立鼎产业研究中心,www.leadingir.com)的清洗机产品经过数年的研发和产业化,12 英寸单片清洗机产品已应用于集成电路芯片制程中的预清洗、再生清洗、铜互连后清洗和铝垫清洗等工艺。北方华创可提供多种类型的单片清洗设备和槽式清洗设备,已广泛应用于集成电路、半导体照明、先进封装、微机电系统、电力电子、化合物和功率器件等领域。

其中为了应用 IC 制造中铜互连清洗工艺,北方华创自主研发了新一代Saqua 系列单片清洗机,该产品是继90nm65/55nm 产品后的又一次升级,新设备能完全满足集成电路代工厂28nm 技术代的生产工艺要求。同时,Saqua系列单片清洗机兼具通孔/沟槽刻蚀后清洗、衬垫去除后的清洗等多种工艺,支持多任务并行处理,可最大程度 提高产能。 Saqua 系列清洗机立足于全新的模块化设计理念,先后通过了 65nm55nm40nm 等工艺验证,各类工艺指标表现优异,全面满足集成电路铜制程清洗工艺的要求,达到国际同类型产品同等技术水平。

Saqua 清洗机系列产品


资料来源:公开资料整理,立鼎产业研究中心

——2016 12 月,Saqua 系列12 英寸清洗机在中芯国际完成 52 万片生产线流片,创造了国产 12 英寸集成电路清洗设备流片量纪录,设备的工艺性能及可靠性获得用户肯定。

——2017 2 月,北方华创 Saqua 系列 12 英寸单片铜互连清洗机获得客户二次订单,进入中芯国际 B2 芯片生产线,标志着公司又一款 28 纳米工艺制程设备获得市场认可。

——2017 7 月,北方华创 Saqua 系列单片清洗机正式进驻中芯北方集成电路制造有限公司28nm 生产线,标志着北方华创集成电路清洗设备综合性能达到国际同类型产品先进水平,是国产半导体设备在集成电路领域取得了又一重大突破。

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