ICP(电感性等离子体刻蚀)与CCP(电容性等离子体刻蚀)在晶圆制造中分别主攻硅刻蚀与介质刻蚀,两者并非替代关系,而是互补配套——一条产线往往需要同时采购两类设备,分别完成不同材料的图形转移。
技术原理与分工逻辑
ICP与CCP的根本差异在于等离子体产生方式不同,这直接决定了它们适合刻蚀的材料不同。在晶圆制造中,需要刻蚀的材料主要分为硅材料、介质材料和金属材料三大类,其中硅刻蚀和介质刻蚀是占比最高的两类工艺。
- 硅刻蚀(ICP主导):主要用于浅沟槽隔离、多晶硅栅、金属栅等底层电路结构的雕刻,直接决定芯片制程精度。这类工艺对精确度要求极高,一般使用ICP设备。
- 介质刻蚀(CCP主导):刻蚀对象是氧化硅、氮化硅等硬度很高的介质材料,需要高离子能量来完成,一般使用CCP设备,应用于逻辑芯片的栅侧墙、硬掩膜刻蚀,以及3D NAND中的高深宽比孔槽刻蚀。
两类设备在产线中各自承担不可替代的环节,好比“雕刻刀”与“凿岩机”的分工——前者追求精细,后者攻坚硬度。
两类设备的核心工艺对比
| 维度 | ICP(电感性等离子体刻蚀) | CCP(电容性等离子体刻蚀) |
|---|---|---|
| 主要应用 | 硅刻蚀(浅沟槽隔离、多晶硅栅、金属栅等) | 介质刻蚀(氧化硅、氮化硅等高硬度材料) |
| 工艺特点 | 精确度要求高,适合精细结构 | 需要高离子能量,适合高深宽比结构 |
| 典型挑战 | 刻蚀后关键尺寸均匀度、等离子体损伤控制 | 极高离子能量下对高深宽比结构的刻蚀能力 |
| 主要厂商 | 拉姆研究、应用材料、北方华创、中微公司 | 拉姆研究、东京电子、中微公司 |
国产厂商的布局差异与产线配套现实
以国内两大刻蚀设备龙头为例,产品布局恰好形成互补:北方华创深耕ICP领域,主打硅刻蚀和金属刻蚀,核心设备制程达到28nm,更先进的14nm工艺已进入验证阶段;中微公司的传统优势在CCP领域,产品覆盖从65nm到5nm的制程,并进入台积电供应链,同时中微公司也已切入ICP赛道。
下游晶圆厂的实际采购逻辑决定了ICP与CCP的配套关系:由于硅刻蚀和介质刻蚀在每一层芯片制造中都会交替出现,晶圆厂必须同时配备两类设备才能完成全流程加工。这也是为什么国际龙头如拉姆研究同时量产ICP和CCP产品,而国内厂商从各自优势领域出发、逐步补齐产品版图。
常见问题
ICP设备能用来做介质刻蚀吗?
原则上不能替代。介质材料如氧化硅、氮化硅硬度高,需要CCP设备提供的高离子能量才能有效刻蚀。ICP虽然在某些场景有应用拓展,但两类设备的核心工艺窗口不同,产线通常按材料类型分别配置。
为什么说ICP和CCP是互补关系而非竞争关系?
因为一条晶圆产线从浅沟槽隔离到栅极结构、再到金属互连,涉及硅、介质、金属多种材料的刻蚀,单一类型的设备无法覆盖全部工序。以国内厂商为例,北方华创主攻ICP硅刻蚀,中微公司主攻CCP介质刻蚀,两者在各自环节都不可替代,晶圆厂需同时采购。
国内厂商在两类设备上的布局进度如何?
国内厂商在两类设备上均已有量产产品:北方华创的ICP设备制程达到28nm并已大规模进入国内晶圆厂,中微公司的CCP设备覆盖到5nm制程并进入台积电产线,同时中微公司也已将ICP产品拓展至28nm制程。更先进制程的验证与研发仍在推进中。