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      半导体设备行业深度报告:市场再创新高,国产化替代空间广阔(三)

      日期:2022-04-09 15:45
      浏览次数:221
      摘要: 接上篇文章 1.3.5 薄膜沉积工艺 薄膜沉积是一种添加工艺,是指利用化学方法或物理方法在晶圆表面沉积一层电介质薄膜或金属薄膜,根据沉积方法可以分为化学气相沉积(CVD)和物**相沉积(PVD)。 CVD是利用气态化学源材料在晶圆表面产生化学反应过程,在表面沉积一种固态物作为薄膜层。CVD广泛应用在晶圆制造的沉积工艺中,包括外延硅沉积、多晶硅沉积、电介质薄膜沉积和金属薄膜沉积。常用的化学气相沉积工艺包括常压化学气相沉积(APCVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)和离子增强型化学气相沉积(P...

      接上篇文章

      1.3.5 薄膜沉积工艺

      薄膜沉积是一种添加工艺,是指利用化学方法或物理方法在晶圆表面沉积一层电介质薄膜或金属薄膜,根据沉积方法可以分为化学气相沉积(CVD)和物**相沉积(PVD)。

      CVD是利用气态化学源材料在晶圆表面产生化学反应过程,在表面沉积一种固态物作为薄膜层。CVD广泛应用在晶圆制造的沉积工艺中,包括外延硅沉积、多晶硅沉积、电介质薄膜沉积和金属薄膜沉积。常用的化学气相沉积工艺包括常压化学气相沉积(APCVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)和离子增强型化学气相沉积(PECVD)。

      APCVD主要应用在二氧化硅和氮化硅的沉积,LPCVD主要应用于多晶硅、二氧化硅及氮化硅的沉积。PECVD通过等离子产生的自由基来增加化学反应速度,可以利用相对较低的温度达到较高的沉积速率,广泛应用于氧化硅、氮化硅、低kESL和其他电介质薄膜沉积。

      CVD工艺使用的半导体设备是化学气相沉积设备,全球的化学气相沉积设备市场主要由应用材料、泛林半导体和东京电子所垄断,CR370%。从CVD设备种类来看,PECVDAPCVDLPCVD三类CVD设备合计市场份额约占总市场份额的70%,仍旧是CVD设备市场的主流。

      集成电路领域的国产CVD设备生产商主要有北方华创和沈阳拓荆。北方华创主要生产APCVD设备和LPCVD设备,沈阳拓荆则以PECVD为主,根据中国国际招标网数据,沈阳拓荆已有3PECVD设备进入长江存储。

      原子层沉积(ALD)是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法。原子层沉积与普通的化学沉积有相似之处。但在原子层沉积过程中,新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的,这种方式使每次反应只沉积一层原子。ALD工艺可以更加**控制薄膜的尺寸,对于DRAM3DNAND和逻辑FinFET制造中越来越重要,可能成为未来薄膜沉积的核心工艺。

      目前ALD设备尚未在集成电路行业中大规模使用,应用材料、泛林半导体和东京电子都已经推出了ALD设备,国内设备生产商在ALD设备方面也有布局。北方华创推出的ALD设备可以满足28-14nmFinFET3DNAND原子层沉积工艺要求,目前正处于验证阶段。沈阳拓荆在已通过生产验证的PECVD平台上自主研发了原子层沉积设备,可应用于超大规模集成电路,OLED及先进封装领域

      物**相沉积(PVD)是另一种重要的薄膜沉积工艺,PVD是通过加热或溅射过程将固态材料气态化,然后使蒸汽在衬底表面凝结形成固态薄膜,常用的PVD工艺有蒸发工艺和溅镀工艺。

      PVD工艺使用的半导体设备为PVD设备,全球PVD设备市场基本上为应用材料所垄断,其市场份额高达85%,其次为EvatecUlvac,市场份额分别为6%5%

      国内在集成电路领域的PVD生产商主要为北方华创。北方华创突破了溅射源设计技术、等离子产生与控制技术、颗粒控制技术、腔室设计与仿真模拟技术、软件控制技术等多项关键技术,实现了国产集成电路领域优异薄膜制备设备零的突破,设备覆盖了90-14nm多个制程。根据公司官网消息,公司PVD设备被国内先进集成电路芯片制造企业指定为28nm制程Baseline机台,并成功进入国际供应链体系。

      1.3.6 化学机械研磨工艺

      化学机械研磨(CMP)是一种移除工艺技术,该工艺结合化学反应和机械研磨去除沉积的薄膜,使得晶圆表面更加平坦和光滑。CMP技术有多种优势,例如CMP允许高解析度的光刻技术,可以减小过度曝光和显影的需求,允许更均匀的薄膜沉积从而减小刻蚀的时间。

      CMP工艺使用的半导体设备是化学机械研磨机。常见的CMP系统包括研磨衬垫、可以握住晶圆并使其表面向下接触研磨衬垫的自旋晶圆载具,以及一个研磨浆输配器装置。

      全球CMP设备市场主要由应用材料和荏原机械垄断,其中应用材料占据了全球70%的市场份额,荏原机械的市占率为25%。国内CMP设备的主要研发生产单位有华海清科和北京烁科精微电子装备有限公司,其中华海清科是目前国内唯壹实现12英寸系列CMP设备量产销售的半导体设备供应商,打破了国际厂商的垄断,******并实现进口替代。

      1.3.7 清洗

      清洗是贯穿晶圆制造的重要工艺环节,用于去除晶圆制造中各工艺步骤中可能存在的杂质,避免杂质影响芯片良率和芯片产品性能。目前,随着芯片制造工艺先进程度的持续提升,对晶圆表面污染物的控制要求不断提高,每一步光刻、刻蚀、沉积等重复性工序后,都需要一步清洗工序。清洗不仅应用于晶圆制造,在硅片制造和封装测试过程中也必不可少。

      在全球清洗设备市场,日本DNS公司占据40%以上的市场份额,此外,TELLAM等也在行业占据了较高的市场份额,市场集中度较高。国内的清洗设备领域主要有中科光智、盛美半导体、北方华创、芯源微、至纯科技。其中,中科光智主要产品为半导体制造和电子信息领域的微波等离子清洗设备;盛美半导体主要产品为集成电路领域的单片清洗设备;北方华创收购美国半导体设备生产商AkrionSystemsLLC之后主要产品为单片及槽式清洗设备;芯源微产品主要应用于集成电路制造领域的单片式刷洗领域;至纯科技具备生产8-12英寸高阶单晶圆湿法清洗设备和槽式湿法清洗设备的相关技术。

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