一、半導體清洗設備行業(yè)簡介
半導體清洗設備是半導體制造過程中的關鍵設備,其主要功能是去除硅片制造、晶圓制造和封裝測試過程中可能存在的各種雜質,如顆粒、自然氧化層、金屬污染、有機物、犧牲層、拋光殘留物等,以避免這些雜質影響芯片的良率和產(chǎn)品性能。隨著半導體制造工藝技術的不斷提升,芯片尺寸不斷縮小,對雜質敏感度提升,清洗步驟也在不斷增加,90nm的芯片清洗工藝約90道,20nm的清洗工藝則達到了215道,目前清洗步驟占整個半導體工藝所有步驟約1/3,幾乎所有制作過程前后都需要清洗,為清洗設備帶來了廣闊的增長空間。
根據(jù)清洗介質的不同,半導體清洗技術可以分為濕法清洗和干法清洗兩種。目前濕法清洗為主流的清洗技術,占總清洗步驟的90%以上。濕法清洗是根據(jù)不同的工藝需求,主要是通過去離子水、清洗劑等對晶圓表面進行無損傷清洗,以去除晶圓制造過程中的雜質。干法清洗是指不使用化學溶劑,采用氣態(tài)的氫氟酸刻蝕不規(guī)則分布的有結構的晶圓二氧化硅層,雖然具有對不同薄膜有高選擇比的優(yōu)點,但可清洗污染物比較單一,目前主要在28nm及以下技術節(jié)點的邏輯產(chǎn)品和存儲產(chǎn)品有應用。根據(jù)清洗方法的不同,濕法清洗包括溶液浸泡法、機械刷洗法、二流體清洗、超聲波清洗、兆聲波清洗、批式旋轉噴淋法六種方法,干法清洗包括等離子清洗、氣相清洗和束流清洗三種方法。
二、半導體清洗設備行業(yè)分類
目前主流的濕法清洗設備主要包括單片清洗設備、槽式清洗設備、組合式清洗設備和批式旋轉噴淋清洗設備等,其中單片清洗設備市場份額占比最高。濕法清洗工藝路線下主流的清洗設備存在先進程度的區(qū)分,主要體現(xiàn)在可清洗顆粒大小、金屬污染、腐蝕均一性以及干燥技術等標準。
設備種類 | 清洗方式 | 應用特點 | 先進程度 |
單片清洗設備 | 高壓噴淋、二流體清洗和兆聲波清洗 | 微粒去除能力強,能夠避免晶圓之間交叉污染;但每個腔體每次僅能清洗單片晶圓,設備產(chǎn)能較低 | 很高 |
槽式清洗設備 | 溶液浸泡法、兆聲波清洗 | 每個腔體能夠清洗多片晶圓,產(chǎn)能較高,適宜大批量生產(chǎn);但顆粒去除能力控制差,且容易引起交叉污染風險 | 高 |
組合式清洗設備 | 溶液浸泡法和旋轉噴淋組合清洗 | 產(chǎn)能、清洗精度較高,并可大幅度降低硫酸使用量;但產(chǎn)品造價較高 | 很高 |
批式旋轉噴淋清洗設備 | 旋轉噴淋 | 可實現(xiàn)120℃至200℃的高溫硫酸工藝要求;但各項工藝參數(shù)較難控制,晶圓破損后整個清洗腔內的所有晶圓均有報廢風險 | 高 |
三、中國半導體清洗設備行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
隨著國內企業(yè)核心技術和工藝能力的提升,以及在客戶認證方面的不斷進展,未來刻蝕、清洗設備有望成為顯著受益國內市場需求發(fā)展的賽道,成為半導體設備行業(yè)國產(chǎn)替代的先鋒。中國大陸半導體設備銷售額前五大廠商為北方華創(chuàng)、中微公司、盛美上海、長川科技、新益昌,清洗設備廠商主要有盛美上海、北方華創(chuàng)、芯源微、至純科技和提??萍嫉龋a(chǎn)業(yè)集中度較高。數(shù)據(jù)顯示,2023年國內半導體清洗設備行業(yè)市場規(guī)模約為18億美元。
圖表:2021-2023年中國半導體清洗設備行業(yè)市場規(guī)模
四、中國半導體清洗設備行業(yè)重點廠商
中國大陸從事半導體清洗設備的企業(yè)有盛美上海、北方華創(chuàng)、芯源微、至純科技和提??萍?。
(1)盛美上海
盛美上海是中國大陸半導體濕法設備龍頭企業(yè),產(chǎn)品主要分為半導體清洗設備、半導體電鍍設備和先進封裝濕法設備三大類,其中半導體清洗設備收入占全部主營業(yè)務收入的比例最高,其主要產(chǎn)品為集成電路領域的單片清洗設備,其中包括單片SAPS兆聲波清洗設備、單片TEBO兆聲波清洗設備、單片背面清洗設備、單片前道刷洗設備、槽式清洗設備、單片槽式組合清洗設備等,產(chǎn)品線較為豐富。
(2)北方華創(chuàng)
北方華創(chuàng)是品類最齊全的國產(chǎn)半導體設備龍頭,主營業(yè)務包括半導體設備、真空設備和電子元器件等,其半導體業(yè)務覆蓋了刻蝕、沉積、清洗等主要半導體制造設備,產(chǎn)品體系豐富,在半導體清洗設備領域的主要產(chǎn)品包括單片清洗設備及全自動槽式清洗設備,其12英寸單片清洗機采用單片晶圓旋轉濕法清洗技術,此設備具有清洗選擇性好、清洗效率高等技術,包括化學藥液保護系統(tǒng)、管路防靜電系統(tǒng)、兆聲波系統(tǒng)等,在保證不損傷產(chǎn)品本身結構的前提下,選擇性的清洗殘留物。
《2024-2029年中國半導體設備行業(yè)市場分析及發(fā)展前景預測報告》由中研普華產(chǎn)業(yè)研究院撰寫,本報告對該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進行了分析,重點分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力,以及行業(yè)的投資分析和趨勢預測等等。報告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動態(tài),對行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。