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,#,正文目录,第一部分,：,半,导,体设备是,行,业,基,石，国内,企,业,即,将迎来历,史,转,折期,第二部分,：,芯,片,制造工艺,流,程,拆,分：薄膜,工,艺,介,绍及国内,外,龙,头,对比分,析,第三部分,：,芯,片,制造工艺,流,程,拆,分：刻蚀,工,艺,介,绍及国内,外,龙,头,对比分,析,第四部分,：,芯,片,制造工艺,流,程,拆,分：光刻,工,艺,介,绍及国内,外,龙,头,对比分,析,第五部分,：,芯,片,制造工艺,流,程,拆,分：清洗,工,艺,介,绍及国内,外,龙,头,对比分,析,第六部分,：,国,产,设备企业,介绍,50,正文目录第一部分：半导体设备是行业基石，国内企业即将迎来历史,1,3.1,集成电路中的刻蚀工艺简介,资,料来,源,：百,度,文,库,国元,证,券研,究,中心,资,料来,源,：半,导,体制,造,技术,，,微电,子,制造,，,国元,证,券研,究,中心,1,6,0,1,4,0,1,2,0,1,0,0,80,60,40,20,0,逻辑,40nm,逻,辑,28nm,逻辑,10nm,逻辑,7nm,2D,NAND,3D,NAND,DR,A,M,19nm,图：刻蚀工艺流程图,图：不同逻辑和存储工艺刻蚀步骤数量,IC,P,刻,蚀,CC,P,刻蚀,其,他刻蚀,薄膜沉积,匀胶,光刻,显影,刻蚀,去胶清洗,刻蚀机的工作原理是按光刻机刻出的电路结构，在硅片上进行微观雕刻，刻出沟槽或接触孔。与薄膜工艺相对应，是微纳加工中重要的“减法工艺”。完整的刻蚀工艺流程分,3,步：薄膜沉积完成后进行光刻、刻蚀、去胶清洗。,逻辑电,路,28nm,节点刻蚀工序约,50,道，推进到,10nm,节点变成,115,道，,7nm,约,140,道，主要原因是晶体管结构,3D,化以及后道金属布线层数的增多。存储类,集成电,路刻蚀工序数量变化并不大，需求主要表现在更,多,HAR,形貌的,技术需求，,如,3D,NAND,堆垛结构和,DRAM,的电容。,I,C,制造尺寸缩小和结构,3,D,化趋势是推动刻蚀设备需求的主要因素，更高的技术要求提高设备价值量，逻辑和存储工艺复杂提高设备数量需求。,51,3.1集成电路中的刻蚀工艺简介资料来源：百度文库,国元证券研,2,3.2,各类刻蚀工艺演进及对比,3.,2,.1,刻蚀工艺,按反,应原理分,类,干法刻,蚀,:,把硅片表面暴露于气态中，产生等离子体，等离子体通过 光刻胶或掩膜窗口与薄膜发生纯物理或化学反应（或结合），去除 暴露的表面材料。干法刻蚀是亚微米尺寸下刻蚀器件的主要方法。,湿法刻蚀：使用液体化学试剂（如酸、碱和合剂）以化学方式去除 表面薄膜材料。湿法刻蚀一般只是在尺寸较大的情况下（大于,3,微 米）。,图：刻蚀原理分类,图：各类刻蚀工艺特点,表：刻蚀原理比较,干,法刻蚀,指标,湿,法刻蚀,离,子,束,溅,射,刻,蚀,等,离,子,体,刻蚀,反,应,离,子,刻蚀,方,向性,各,向异,性,高,刻,蚀精,度,不高,各,向异,性,高,各,向异,性,差,选,择性,选,择性差,选,择性高,刻,蚀选,择,性好,选,择性差,刻,蚀速率,刻,蚀速,率,低,刻,蚀速,率,高,刻,蚀速,率,高,刻,蚀速,率,高,资,料来,源,：百,度,文库,，,国元,证,券研,究,中心,刻蚀技术,干法刻蚀,化学性刻蚀,（等离子体刻蚀）,反应离子刻蚀,湿法刻蚀,化学刻蚀,反应离子,化学性刻蚀,物理性刻蚀,物理性刻蚀（离子 束溅射刻蚀）,电解刻蚀,52,资,料来,源,：中,国,半导,体,协会,国,元,证券,研,究中心,资,料来,源,：国,元,证券,研,究中心,3.2各类刻蚀工艺演进及对比3.2.1刻蚀工艺按反应原理分,3,3.2,各类刻蚀工艺演进及对比,图：刻蚀材料分类,资料来源：,BA,RR,O,N,s,（,201,7,）,，国,元,证券,研,究中心,图：,ICP,与,CCP,刻蚀工艺比较,资,料来,源,：中,微,公司,招,股书,，,国元,证,券研,究,中心,3.,2,.2,刻蚀工艺,按材,料分,类,表：介质刻蚀、硅刻蚀、金属刻蚀对比,介,质刻蚀,硅,刻蚀,金,属刻蚀,材质,氧,化硅,氮,化硅,多,晶硅,单,晶硅,铝,钨,刻,蚀,系,统,反,应离,子,刻蚀,亚,微,米,以,下,采,用,I,C,P,-,R,I,E,系,统,反,应,离,子,刻蚀,反,应,离,子,刻蚀,ICP,-,RI,E,系,统,，高,密,度等离,子,体,系统,反,应,离,子,刻,蚀,R,I,E,系统,反,应,离,子,刻,蚀,R,I,E,系统,工,作压力,小,于,0.,1,To,r,r,小,于,0.,1,To,r,r,小,于,0.,1,To,r,r,小,于,1.,0,To,r,r,小,于,0.,1,To,r,r,刻,蚀速率,相,对较慢,较,快,（,1,20,n,m/,m,i,n,）,较高,较高,大,于,10,0,0n,m,/m,i,n,大,于,10,0,0n,m,/m,i,n,选,择比,高,高,达,2,0,：,1,大,于,15,0,：,1,不高,高,高,资,料来,源,：百,度,文库,，,国元,证,券研,究,中心,干法刻蚀,金属刻蚀,硅刻蚀,介质刻蚀,3%,4,8,%,4,7,%,电,容性,等,离子,体,刻,蚀,C,C,P,电,感性,等,离子,体,刻,蚀,I,C,P,设计,将,射频,电,源接,反,应腔,上,、下,电,极，,对,等,离,子密,度,及能,量,实现,分,别控制,多,组连,接,射频,电,源线,圈,置于,反,应腔,上,部,或,者周,围,，实,现,等离,子,浓度,及,能量,可,以,分,别控,制,：动,态,、分,区,域的,反,应气,体,注,入,系统,应用,以,高能,离,子在,较,硬的,介,质材,料,上，,刻,蚀,高,深宽,比,的深,孔,、深,沟,等微,观,结构,：,以,较,高密,度,的等,离,子体,来,刻蚀,有,机掩,膜,层,以,较低,的,离子,能,量和,级,均匀,的,离,子浓,度,刻蚀,较,软和,较,薄的,材,料,刻蚀 材料,氧,化物,、,氮化,物,等硬,度,高、,需,要高,能,量,离,子反,应,刻蚀,的,介质,材,料；,有,机掩,膜,材 料,单,晶硅,、,多晶,硅,等材料,未来 发展,存,储区,高,深宽,比,刻蚀,：,逻辑,电,路的,金,属,掩,膜大,马,士革,结,构一,体,化刻蚀,高,深宽,比,刻蚀,：,原子,层,刻蚀,53,3.2各类刻蚀工艺演进及对比图：刻蚀材料分类资料来源：BAR,4,3.2,各类刻蚀工艺演进及对比,资料来源：Lam,Research，Semiengineering，国元证券研究中心,3.2.3,A,L,E,是刻蚀,技,术的延伸,以及,未来发展,的重点,传统等离子体刻蚀中随特征尺寸变小导致刻蚀精度、均匀性不能满足需求,宽度不同的结构刻蚀深度不均一，在,HAR,结构反应性粒子难到达结构底部，进而导致刻蚀速率不均匀。原子层刻蚀,(ALE,),是一种能够精密控制刻蚀基材量的技术，通过对表面层改性，再通过离子轰击将改性层去除，通过循环精准 控制刻蚀深度。,A,L,E,可实现定向刻蚀和各向同性刻蚀两种模式，同时可以最大限度消除深宽比刻蚀效应,（,A,R,D,E,），使深宽比不同也可获得相同的刻蚀深度,。,A,L,E,主要用 于个别关键工序，与传统刻蚀技术相互协作而非对立竞争。随着尺寸缩小，前道,A,L,E,刻蚀技术会越来越重要。,图：,ALE,工艺流程,修饰,清除,化学吸附,沉积,转化,抽出,刻蚀后材料表面平整度,54,3.2各类刻蚀工艺演进及对比资料来源：Lam Researc,5,3.3,刻蚀工艺市场规模及竞争格局,图：全球刻蚀设备市场规模（亿美元）,图：,2018,年刻蚀设备市场分布,2013,年,之,前,全球,刻,蚀设,备,市场,规,模维,持,在,40,亿美,元,左右,，,之后,随,着闪,存,技术,突,破，,存,储市,场,拉动,刻,蚀设,备,需求,明,显增,大,。,SEMI,预,测,2025,年,全,球刻,蚀,设备,市,场空,间,达到,155,亿美,元,，年,复,合增,速,约,为,12%,。,市,场空,间,增量,主,要来,自,于存,储,制造,对,刻蚀,设,备的,需,求激,增，,其中,N,A,ND,随着层数,翻,倍市,场,增速,明,显。,半导,体刻,蚀,设备,领,域被,海,外巨,头,垄断,，,2018,年刻蚀,设,备领,域,前三,家,企,业,LAM,、,TEL,、,AMAT,合计,占,据全,球,刻蚀,设,备,91%,的市,场,份,额，,其中,Lam,Research,占,据,了,52%,的市,场,份额,遥,遥领,先,。,1,4,0%,1,2,0%,1,0,0%,80%,60%,40%,20%,0%,-20%,-40%,-60%,-80%,1,8,0,1,6,0,1,4,0,1,2,0,1,0,0,80,60,40,20,0,1,9,96,1,9,97,1,9,98,1,9,99,2,0,00,2,0,01,2,0,02,2,0,03,2,0,04,2,0,05,2,0,06,2,0,07,2,0,08,2,0,09,2,0,10,2,0,11,2,0,12,2,0,13,2,0,14,2,0,15,2,0,16,2,0,17,2,0,18,2,0,1,9,E,2,0,2,0,E,2,0,2,1,E,2,0,2,2,E,2,0,2,3,E,2,0,2,4,E,2,0,2,5,E,逻辑,DR,A,M,N,A,ND,同,比增,速,（右,轴,）,CAGR=12%,52%,20%,19%,9%,Lam,Research,东,京电子,应,用材料,其他,55,资,料来,源,：,SE,M,I,，中,微,公司,201,9,年,年,度业,绩,说明,会,国,元,证券,研,究中心,资,料来,源,：,Ga,r,tn,e,r,，国元,证,券研,究,中心,3.3刻蚀工艺市场规模及竞争格局图：全球刻蚀设备市场规模（亿,6,3.4,技术进步为刻蚀设备市场带来巨大增量,图,：,3D,NAND,刻蚀深宽比随层数推进越来越高,资,料来,源,：公,开,资料,整,理,国,元证,券,研究,中,心,资,料来,源,：公,开,资料,整,理，,国,元证,券,研究,中,心,X,32,X,48,X,64,80,70,60,50,40,30,20,10,0,2014.520152015.520162016.5,2,0,1,7,2,0,17,.,5,2,0,1,8,2,0,18,.,5,深,宽比,6X,5,10,15,20,25,30,0,2,0,06,2,0,08,2,0,10,2,0,12,2,0,14,2,0,16,2,0,18,2,0,20,深,宽比,图：全球逻辑电路、存储器件与刻蚀设备销售额情况（百万美元）,3,0,0,0,00,2,5,0,0,00,2,0,0,0,00,1,5,0,0,00,1,0,0,0,00,5,0,0,0,0,0,逻,辑电,路,销售额,刻,蚀设,备,同比,增,长率,存,储器,件,销售额,存,储器,同,比增,长,率,2,0,0%,1,5,0%,1,0,0%,5,0,%,0%,-5,0,%,-1,0,0,%,2007,2008,2009,2010,2011,2012,2013,2014,2015,2016,2017,2018,2019,资,料来,源,：,wi,n,d,，国,元,证券,研,究中心,图：,DRAM,所需刻蚀深宽比随制程推进越来越高,1Y,1X,2Y,2X,3X,4X,3.4.1,存储对刻,蚀设,备市场的,影响,全球刻蚀设备的销售额与存储器件的销售额变动相关性较高，而逻辑 电路对刻蚀设备的销售额变动影响并不如存储明显。,随着,DRAM,与,3D,NAND,制造工艺的不,断发展，刻蚀设备所需处理的深,宽比越,来越高。,其中,3D,NAND,所特有的叠层结构和层数倍增趋势,，,96,层闪存深宽比已高达,70,:,1,。,D,R,A,M,主要是在尺寸缩小趋势下底层晶体管 和电容桶结构位置出现大量高深宽比结构，,1,Y,节点深宽比达到,30,:,1,。,存储技,术
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