刻蚀工艺流程及设备市场份额

旺材芯片 | 2024-05-12 01:14:04 阅读：239

刻蚀是移除晶圆表面材料，使其达到集成电路设计要求的一种工艺过程，硅电极是该环节的核心耗材。目前芯片制造中广泛使用干法刻蚀工艺，利用显影后的光刻胶图形作为掩模，在衬底上腐蚀掉一定深度的薄膜物质，随后得到与光刻胶图形相同的集成电路图形。刻蚀设备的工作原理是将硅片置入硅环，合体作为正极置于刻蚀设备腔体的下方，处于腔体上方带有密集微小通孔的硅盘作为负极，附加合适的电压，加上酸性的等离子刻蚀气体，在高温腔体内按前序工艺光刻机刻出的电路结构在硅片上进行微观雕刻，使硅片表面按设计线宽和深度进行腐蚀，形成微小集成电路。刻蚀过程中硅电极会被逐渐腐蚀并变薄，其厚度缩减到一定程度后，需用新电极替换以保证刻蚀均匀性。

随先进制程的不断突破，刻蚀次数显著增加。在摩尔定律推动下，元器件集成度的大幅提高要求集成电路线宽不断缩小，制造工序复杂度显著增加。据 SEMI，20nm 工艺需约 1000 道工序，而 10nm 和 7nm 工艺所需工序已超 1400 道。随线宽向 10、7、5nm 升级，光刻机精度受波长限制，需采用多重模板工艺，多次薄膜沉积和刻蚀以实现更小线宽，使得刻蚀次数显著增加，20nm 工艺需刻蚀 50 次左右，而10nm 工艺超 100次，5nm 工艺超 150 次。存储芯片多层堆叠技术进步，刻蚀技术难度、次数均有所提升。2D结构存储芯片通过在平面上对晶体管尺寸进行微缩，以获得更高的存储密度而当前 2D存储器件的线宽已接近物理极限，NAND、DRAM内存芯片已进入 3D 时代。3D 结构中，增加集成度的主要方法不再是缩小单层上线宽而是增加堆叠的层数，成功解决 2D 结构增加容量的同时性能降低的问题，实现容量、速度、能效及可靠性等全方位提升。随层数的增加，芯片加工步骤也同比增加，带动上游刻蚀设备及对应耗材的需求。

3D 结构通过堆叠层数的增加来提升集成度

刻蚀设备市场份额情况

来源：先进半导体材料

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