作為半導體制造工藝的核心設備之一,，刻蝕設備也是掌握半導體市場命脈的關(guān)鍵點。然而,，根據(jù)Gartner數(shù)據(jù)顯示,，刻蝕設備由Lam Research,、TEL、AMAT三大巨頭把控,，合計全球市場占有率高達91％,。國內(nèi)刻蝕設備雖然占比甚微，但好在有所依托,。當前,，中國刻蝕設備國產(chǎn)化重任由中微公司,、北方華創(chuàng)、屹唐半導體共同擔起,，根據(jù)三方數(shù)據(jù),，2020年國內(nèi)刻蝕龍頭中微公司、北方華創(chuàng)的刻蝕業(yè)務都取得了較高收入增長,。
刻蝕原理及分類
刻蝕是用化學,、物理或兩者結(jié)合的方法有選擇地去除沒有被抗蝕劑掩蔽的薄膜層，從而將圖形從光刻膠轉(zhuǎn)移到待刻蝕的薄膜上,。按照工藝劃分,，刻蝕分為濕法刻蝕和干法刻蝕，由于濕法刻蝕在小尺寸及復雜結(jié)構(gòu)應用中的局限性,，當前市場應用以干法刻蝕為主,，市占率高達90％以上。濕法刻蝕是用液體化學劑去除襯底表面的材料,，各向異性差,，隨著器件特征尺寸縮小、結(jié)構(gòu)愈加復雜,，刻蝕精度難以保證,。目前，濕法刻蝕主要用于清洗干法刻蝕殘留物,。干法刻蝕則是利用等離子體實現(xiàn)化學或物理反應來實現(xiàn)刻蝕,。
按照刻蝕材料劃分，刻蝕可分為介質(zhì)刻蝕,、硅刻蝕和金屬刻蝕,。
刻蝕設備技術(shù)發(fā)展方向
電容性等離子體刻蝕CCP：將施加在極板上的射頻或直流電源通過電容耦合的方式在反應腔內(nèi)形成等離子。能量高,、精度低,，主要用于介質(zhì)材料刻蝕。
電感性等離子體刻蝕ICP：將射頻電源的能量經(jīng)由電感線圈,，以磁場耦合的形式進入反應腔內(nèi)部,，從而產(chǎn)生等離子體并用于刻蝕。能量低,、精度高,，主要用于硅刻蝕和金屬刻蝕。
電子回旋共振刻蝕ECR：使用帶電粒子在磁場中回旋轉(zhuǎn)動獲得能量,，繼而電子碰撞增加產(chǎn)生高密度的等離子體,。
變壓器耦合等離子體源TCP：TCP原理與ICP相似，區(qū)別是ICP為立體式電感線圈,，而TCP為平面式,。
ALE原子層刻蝕：通過一系列自限制反應去除單個原子層,，顆將刻蝕精度精確到一個原子層，即0．4nm,，具有超高選擇率和均勻性,，且微負載效應可以忽略不計。
刻蝕設備市場趨勢
近年來,，5G、AIoT等新興技術(shù)合力推動下,，產(chǎn)業(yè)智能化進程加速,，下游應用市場需求迸發(fā)，拉動著全球半導體需求放量上漲,，反向驅(qū)動上游半導體制造設備需求和技術(shù)更迭,。據(jù)方正證券報告預計，全球晶圓制造設備（WFE）市場規(guī)模將達到850億美元量級,。根據(jù)SEMI數(shù)據(jù)顯示,，預計至2025年，全球刻蝕設備市場規(guī)模將增長至155億美元,，年復合增長率約為5％,。全球半導體成長空間有望進一步拉大，刻蝕設備市場規(guī)模也將隨之進一步提升,。
隨著先進制程線寬進一步縮小,，對包括刻蝕在內(nèi)的半導體制造技術(shù)對精確度和重復性有著更高的要求。單論刻蝕技術(shù),，速率,、各向異性、刻蝕偏差等指標都將成為影響芯片制造良率的因素,，刻蝕設備的重要性日益突顯,。
近年來，國產(chǎn)設備廠商邁入技術(shù)迅速發(fā)展,、市場生態(tài)拓寬的全新發(fā)展期,，國產(chǎn)設備逐漸受到產(chǎn)業(yè)鏈上下游的認可和采納。雖然國產(chǎn)半導體設備已經(jīng)逐漸走上發(fā)展正軌,，但國產(chǎn)化率仍然處于較低水平,，技術(shù)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設距離國際水準也還存在著不小的差距。據(jù)國盛證券估算,，中國刻蝕市場需求預計在200億元以上,，國產(chǎn)化率不超過20％，仍然擁有較大的國產(chǎn)替代空間,。
國內(nèi)刻蝕設備龍頭
中微公司
中微公司CCP刻蝕設備已經(jīng)順利交付1500臺,，ICP設備也已累計交付100臺反應腔,。CCP刻蝕設備包括雙反應臺Primo AD－RIE和單反應臺HD－RIE，廣泛應用于國際一線客戶從65nm至5nm,、64層及128層3D NAND晶圓產(chǎn)線及先進封裝生產(chǎn)線,。
北方華創(chuàng)
自2005年第一臺8英寸ICP刻蝕機進入生產(chǎn)線，北方華創(chuàng)ICP刻蝕機已經(jīng)取得國內(nèi)領(lǐng)先地位,。截至2020年底,，北方華創(chuàng)ICP刻蝕機交付突破1000臺。而2017年,，該公司8英寸金屬刻蝕設備進入國內(nèi)主流代工產(chǎn)線,，打破了8英寸刻蝕機長期由國際壟斷的局面。
屹唐半導體
屹唐半導體產(chǎn)品包括干法刻蝕設備paradigmE系列,，可用于65nm到5nm邏輯芯片,、10nm系列DRAM芯片以及32層到128層閃存芯片制造中若干關(guān)鍵步驟的大規(guī)模量產(chǎn)。
