干法刻蚀取代湿法成为主流后,半导体设备产业链的重构集中体现为设备价值量向刻蚀环节大幅倾斜、中游设备商从湿法槽式设备商转向等离子体刻蚀机供应商,以及上游等离子体源与特种气体供应体系的重要性显著上升。湿法刻蚀因溶液反应无方向性、会钻蚀侧面导致制程失真,目前占比已降至约10%,仅多用于清洗环节;而等离子体干法刻蚀凭借精准的方向性控制成为先进制程的核心工艺,由此带动了整条产业链的重新洗牌。
技术迁移如何重塑产业链
从产业链位置看,干法刻蚀的崛起首先改变了上游的配套体系。干法刻蚀依赖等离子体放电产生活性粒子,因此对等离子体源、真空反应腔以及特种刻蚀气体的需求大幅提升,而湿法时代以化学品槽式设备为核心的供应体系则相应收缩。
中游设备商的竞争格局变化最为剧烈。湿法刻蚀时代以槽式湿法设备为主,而干法时代则形成了电容性等离子体刻蚀(CCP)与电感性等离子体刻蚀(ICP)两大技术路线。两种设备刻蚀对象不同:CCP适用于硬度较高的介质材料(如氧化硅、氮化硅),用于接触孔、通孔及高深宽比结构刻蚀;ICP则多用于硅材料刻蚀,直接决定芯片制程精度。全球市场上,泛林半导体、东京电子、应用材料三家公司合计占据约九成份额,其中泛林半导体在全球及大陆市场的占比均达五成左右。
下游晶圆厂需求升级
制程微缩与芯片3D化进一步放大了刻蚀设备的价值。随着工艺节点推进,刻蚀次数显著增加——从65nm节点的20次一路攀升至5nm节点的160次;在3D NAND制造中,刻蚀设备的价值量占比从2D时代的15%提升至50%,而光刻设备占比则从20%降至8%。这意味着晶圆厂对刻蚀设备的数量、精度和一致性的要求全面升级,设备价值量持续提升。
常见问题
干法刻蚀为何能取代湿法刻蚀?
湿法刻蚀利用溶液与材料发生化学反应实现去除,工艺简单、成本低,但溶液反应没有方向性,刻蚀时会钻蚀侧面,导致制程失真,且制程越小影响越明显。干法刻蚀通过等离子体放电产生活性粒子,在电压加速下轰击硅片表面并生成可挥发气体,方向性可控,因此成为先进制程的主流选择。
ICP和CCP有什么区别?
ICP(电感性等离子体刻蚀)和CCP(电容性等离子体刻蚀)是干法刻蚀的两大技术路线,应用占比分别为43%和42%。ICP多用于硅刻蚀,对精度要求高,适用于浅沟槽隔离、多晶硅栅等工艺;CCP适用于氧化硅、氮化硅等硬度较高的介质材料,用于接触孔、通孔及高深宽比结构刻蚀。
国产刻蚀设备厂商处于什么位置?
中微公司与北方华创是国产刻蚀设备的两大主力。中微公司传统优势在CCP领域,制程覆盖65nm至5nm,并进入台积电供应链;北方华创深耕ICP硅刻蚀与金属刻蚀,核心设备制程达28nm,14nm工艺处于验证阶段。按SEMI估算,两家公司在大陆市场份额分别约为20%和6%。