从等离子体刻蚀主导到原子层刻蚀萌芽，半导体设备技术演进确实站在了一个新方向的起点上，但技术拐点尚未到来。刻蚀工艺经历了从湿法到干法、从各向同性到各向异性的根本转变，等离子体刻蚀（包括ICP和CCP）至今仍是绝对主流；原子层刻蚀（ALE）作为可实现精准刻蚀的未来方向，目前仍处于应用初期，在很长一段时间内无法取代等离子体刻蚀。

刻蚀技术的演进脉络

刻蚀工艺的核心目标，是将电路图形从光刻胶准确转移到硅片表面。在行业发展早期，湿法刻蚀是主流，利用溶液与材料的化学反应实现去除，优点是工艺简单、成本低、产能高，但溶液反应没有方向性，刻蚀时会钻蚀侧面，导致制程失真。随着制程不断缩小，这一缺陷愈发明显，湿法刻蚀逐渐被干法刻蚀取代，目前其占比已降至10%左右，多用于清洗环节。

主导当今产业的是等离子体刻蚀，即干法刻蚀。其原理是用等离子体放电产生的活性粒子，在电压加速下轰击硅片表面并与被刻蚀材料反应，生成可挥发气体后被真空腔抽离。等离子体刻蚀设备主要分为两大类：电感性等离子体刻蚀（ICP） 和电容性等离子体刻蚀（CCP），两类设备最根本的差异在于刻蚀对象不同——硅刻蚀对精确度要求高，一般使用ICP；而氧化硅、氮化硅等介质材料硬度高，需要高离子能量，一般使用CCP。在晶圆制造中，硅刻蚀和介质刻蚀是最主要的两类应用，应用占比分别约为43%和42%。

原子层刻蚀：萌芽中的下一代方向

等离子体刻蚀也存在局限性，比如会损伤下层材料。原子层刻蚀（ALE）正是在这一背景下出现的下一代技术方向，能够实现精准刻蚀。不过，ALE目前仍处于应用初期，可以预见在很长一段时间内都无法取代等离子体刻蚀。

从产业实际看，推动刻蚀设备价值量持续提升的核心动力，并非技术路线的更替，而是制程升级与结构3D化带来的需求增长。随着制程节点推进，多重模板工艺要求刻蚀次数显著增加；芯片向3D结构发展后，叠堆层数增加也对刻蚀机的数量和质量提出了更高要求。以3D NAND为例，刻蚀设备在晶圆厂设备投资中的占比从2D NAND时代的15%提升至50%，而光刻设备的占比则从20%降至8%——刻蚀环节的重要性正在持续上升。

常见问题

原子层刻蚀会很快取代等离子体刻蚀吗？

不会。ALE目前仍处于应用初期，虽然可实现精准刻蚀、是未来的发展方向，但可以预见在很长一段时间内都无法取代等离子体刻蚀。当前产业主流仍是ICP和CCP两类等离子体刻蚀设备。

等离子体刻蚀的ICP和CCP有什么区别？

两者最根本的差异在于刻蚀对象不同。ICP（电感性等离子体刻蚀）主要用于硅刻蚀，如浅沟槽隔离、多晶硅栅等，对精确度要求高；CCP（电容性等离子体刻蚀）主要用于介质材料刻蚀，如氧化硅、氮化硅等硬度高的材料，需要高离子能量。国内代表厂商中，北方华创深耕ICP，中微公司的传统优势在CCP领域。

国产刻蚀设备目前处于什么水平？

国产刻蚀设备已取得不错进展。以中微公司和北方华创为代表，中微公司的CCP设备制程工艺从65nm一路提升至5nm，并进入台积电供应链；北方华创的ICP设备核心制程达到28nm，更先进的14nm工艺已进入验证阶段。两家企业在大陆市场的份额分别达到20%和6%，但全球市场仍由泛林半导体、东京电子、应用材料三家主导。