一、半導(dǎo)體清洗設(shè)備行業(yè)簡(jiǎn)介
半導(dǎo)體清洗設(shè)備是半導(dǎo)體制造過程中的關(guān)鍵設(shè)備,其主要功能是去除硅片制造、晶圓制造和封裝測(cè)試過程中可能存在的各種雜質(zhì),如顆粒、自然氧化層、金屬污染、有機(jī)物、犧牲層、拋光殘留物等,以避免這些雜質(zhì)影響芯片的良率和產(chǎn)品性能。隨著半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)的不斷提升,芯片尺寸不斷縮小,對(duì)雜質(zhì)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(dá)到了215道,目前清洗步驟占整個(gè)半導(dǎo)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(shè)備帶來了廣闊的增長(zhǎng)空間。
根據(jù)清洗介質(zhì)的不同,半導(dǎo)體清洗技術(shù)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(shù),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(duì)晶圓表面進(jìn)行無損傷清洗,以去除晶圓制造過程中的雜質(zhì)。干法清洗是指不使用化學(xué)溶劑,采用氣態(tài)的氫氟酸刻蝕不規(guī)則分布的有結(jié)構(gòu)的晶圓二氧化硅層,雖然具有對(duì)不同薄膜有高選擇比的優(yōu)點(diǎn),但可清洗污染物比較單一,目前主要在28nm及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的邏輯產(chǎn)品和存儲(chǔ)產(chǎn)品有應(yīng)用。根據(jù)清洗方法的不同,濕法清洗包括溶液浸泡法、機(jī)械刷洗法、二流體清洗、超聲波清洗、兆聲波清洗、批式旋轉(zhuǎn)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(dǎo)體清洗設(shè)備行業(yè)分類
目前主流的濕法清洗設(shè)備主要包括單片清洗設(shè)備、槽式清洗設(shè)備、組合式清洗設(shè)備和批式旋轉(zhuǎn)噴淋清洗設(shè)備等,其中單片清洗設(shè)備市場(chǎng)份額占比最高。濕法清洗工藝路線下主流的清洗設(shè)備存在先進(jìn)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(shù)等標(biāo)準(zhǔn)。
設(shè)備種類 | 清洗方式 | 應(yīng)用特點(diǎn) | 先進(jìn)程度 |
單片清洗設(shè)備 | 高壓噴淋、二流體清洗和兆聲波清洗 | 微粒去除能力強(qiáng),能夠避免晶圓之間交叉污染;但每個(gè)腔體每次僅能清洗單片晶圓,設(shè)備產(chǎn)能較低 | 很高 |
槽式清洗設(shè)備 | 溶液浸泡法、兆聲波清洗 | 每個(gè)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(fēng)險(xiǎn) | 高 |
組合式清洗設(shè)備 | 溶液浸泡法和旋轉(zhuǎn)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(jià)較高 | 很高 |
批式旋轉(zhuǎn)噴淋清洗設(shè)備 | 旋轉(zhuǎn)噴淋 | 可實(shí)現(xiàn)120℃至200℃的高溫硫酸工藝要求;但各項(xiàng)工藝參數(shù)較難控制,晶圓破損后整個(gè)清洗腔內(nèi)的所有晶圓均有報(bào)廢風(fēng)險(xiǎn) | 高 |
三、半導(dǎo)體清洗設(shè)備行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)
中國(guó)半導(dǎo)體清洗設(shè)備行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)從上游到下游依次包括原材料和零部件供應(yīng)、中游的清洗設(shè)備設(shè)計(jì)與制造、以及下游的IC制造等應(yīng)用領(lǐng)域。上游環(huán)節(jié)主要涉及氣路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、安全保護(hù)裝置等關(guān)鍵零部件和系統(tǒng)的供應(yīng);中游環(huán)節(jié)則專注于半導(dǎo)體清洗設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造,包括管路系統(tǒng)、恒溫系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)等核心組件的集成;下游環(huán)節(jié)是清洗設(shè)備的終端應(yīng)用,主要服務(wù)于IC制造等半導(dǎo)體生產(chǎn)過程,確保芯片制造過程中的清潔度要求得到滿足。
四、全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模的上漲主要得益于以下幾個(gè)方面:首先,隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算等新興技術(shù)的發(fā)展,對(duì)高性能芯片的需求不斷增加,推動(dòng)了半導(dǎo)體行業(yè)的整體增長(zhǎng);其次,半導(dǎo)體制造工藝持續(xù)向更高密度和更小尺寸發(fā)展,導(dǎo)致對(duì)清洗步驟和設(shè)備的技術(shù)要求提高,增加了對(duì)先進(jìn)清洗設(shè)備的需求;再者,全球晶圓廠的建設(shè)和擴(kuò)建,尤其是中國(guó)大陸等地區(qū)的積極投資,帶動(dòng)了對(duì)半導(dǎo)體設(shè)備,包括清洗設(shè)備的需求。數(shù)據(jù)顯示,2023年全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模約為73億美元。
圖表:2021-2023年全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模
全球前五大廠分別是應(yīng)用材料、阿斯麥、東京電子、泛林科技和科天半導(dǎo)體,分別來自美國(guó)、日本和荷蘭。憑借完整的產(chǎn)業(yè)鏈和豐富的技術(shù)專利積累,美日歐等發(fā)達(dá)國(guó)家在半導(dǎo)體領(lǐng)域長(zhǎng)期保持了全面領(lǐng)先。
全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備市場(chǎng)結(jié)構(gòu)主要由不同類型的清洗技術(shù)與設(shè)備組成,包括單片清洗設(shè)備、槽式清洗設(shè)備、批發(fā)螺旋噴淋清洗設(shè)備以及組合式清洗設(shè)備等,其中單片清洗設(shè)備因其高效率和適應(yīng)先進(jìn)工藝的能力而占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位,而槽式清洗和批式旋轉(zhuǎn)噴淋清洗設(shè)備則以其成本效益和適合大批量生產(chǎn)的特點(diǎn)在市場(chǎng)中占有一席之地,組合式清洗設(shè)備則結(jié)合了單片和槽式清洗的優(yōu)勢(shì),滿足了市場(chǎng)對(duì)高效率和高靈活性的雙重需求。
《2024-2029年中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)分析及發(fā)展前景預(yù)測(cè)報(bào)告》由中研普華產(chǎn)業(yè)研究院撰寫,本報(bào)告對(duì)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(jìn)行了分析,重點(diǎn)分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對(duì)行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力,以及行業(yè)的投資分析和趨勢(shì)預(yù)測(cè)等等。報(bào)告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動(dòng)態(tài),對(duì)行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。