技术从65nm升级到5nm!造出国产顶尖刻蚀机


刻蚀是用化学或物理方法对衬底表面或表面覆盖薄膜进行选择性腐蚀或剥离的过程。目前干法刻蚀在半导体刻蚀中占据绝对主流地位,市场占比超过90%。据东方财富研报,刻蚀设备作为半导体设备的中坚力量,有望率先完成国产替代。


从国内市场来看,刻蚀机尤其是介质刻蚀机,是我国最具优势的半导体设备领域,也是国产替代占比最高的重要半导体设备之一。我国目前在刻蚀设备商代表公司为中微公司、北方华创等。


在等离子体刻蚀设备市场中主要是两类的设备:CCP(Capacitively Coupled Plasma)电容性高能等离子体刻蚀机和ICP(Inductively Coupled Plasma)电感性低能等离子体刻蚀机。CCP设备主要是刻蚀深宽比较高的、较硬的介质材料;而ICP主要是刻蚀尺度小,厚度薄的较软的材料。由于微观器件越做越小,薄膜厚度越来越薄,线宽控制越来越严,ICP刻蚀机取代以往的CCP刻蚀设备成为市场规模占主导地位的设备。


技术从65nm升级到5nm!造出国产顶尖刻蚀机的图1

一颗芯片要想从PPT到成品,核心设备并非光刻机一种,刻蚀机的重要性不言而喻。可能大家还分不清楚,光刻机和刻蚀机的区别,通俗的讲,光刻机把电路图投影到覆盖有光刻胶的硅片上面,刻蚀机则是继续对这些电路结构进行雕刻般的细微调整,将画了电路图的硅片上的多余电路图腐蚀掉。

技术从65nm升级到5nm!造出国产顶尖刻蚀机的图2

也就是说,这些细微调整将是直接影响芯片的性能关键步骤。打个比方,“假如光刻机是照相机,那么刻蚀机就是显影设备”,这样说大家应该明白了吧。由此可见,在芯片制造过程中,刻蚀机的重要性堪比光刻机。

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2004年由尹志尧博士等人回国创立,2007年首台CCP刻蚀设备研制成功,2012年首台MOCVD设备研制成功,目前产品已具备国际竞争力,公司ICP刻蚀设备已趋于成熟,截至2021年6月已交付100台,Mini LED用MOCVD设备已获得大批量订单,产品品类拓展叠加市场份额提升,公司长期发展向好。此外,公司已成为世界排名前列的氮化镓(GaN)基LED设备制造商。


目前公司正加速平台化布局,现已组建团队开发LPCVD设备和EPI设备,同时通过外延式发展方式持有拓荆科技、睿励仪器、理想万里晖、山东天岳、德龙激光等公司股权,与德国DAS公司战略合作以开拓半导体行业尾气处理设备领域。公司技术积累深厚,正逐步打造成为国际一流的平台型设备企业。


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2015年,美国宣布解除等离子刻蚀机对中国的出口限制,理由是中国已经可以生产相同水平的设备。直到2020年,中微半导体成为全球第一家成功研制出5nm精度刻蚀机的企业,并获得了台积电认可,用于台积电5nm芯片工艺生产线。

然而就在近日,根据4月6日权威媒体报道,中微正式官宣,该公司研发的等离子刻蚀机设备已经进入客户的5nm生产线。其中,中微开发的12英寸高端刻蚀机设备已运用在国际知名客户最先进的生产线上并用于5nm及5nm以下器件中若干关键步骤的加工。

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需要了解的是,5nm工艺是目前最先进的芯片工艺技术,全球也仅有两家掌握该工艺的技术,分别是台积电和三星。这也就意味着,中微研发出的5nm刻蚀机已经进入到台积电或三星5nm生产线。

虽说在半导体设备领域当中,中国光刻机的技术水准相比海外要晚好几代,但目前刻蚀机是我国最具有优势的半导体设备领域,而且重要性也是相当重要。数据显示,我国蚀刻设备的国产化率已经达到20%以上,而且国产蚀刻机的市场规模也在随着中国半导体市场规模的扩张不断提升。

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总的来说,中国芯片产业起步晚,长时间都受制于人。要想打破国外垄断就必须加强整个产业链的研发,这其中就包括光刻机、刻蚀机、EDA软件等。正所谓,千里之行始于足下,相信用不了三五年中国半导体产业将焕然一新。


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