刻蚀工艺按材料分为硅、介质、金属三大类,不同材料对应不同的设备路线与工艺要求,进而影响半导体设备厂商的价值分配与盈利模式。硅刻蚀与介质刻蚀是应用最广的两类,其中硅刻蚀多用ICP(电感性等离子体刻蚀),介质刻蚀多用CCP(电容性等离子体刻蚀);由于ICP单机价值更高,其市场规模明显高于CCP。 设备厂商通过双反应台设计、多腔体配置等方式提升单台设备产出效率,在设备销售与后续服务之间形成不同的价值分配结构。

三类材料刻蚀的设备路线差异

从刻蚀对象看,硅材料主要涉及多晶硅(形成MOS栅电极、特征尺寸刻蚀)和单晶硅(形成隔离槽和垂直电容槽);介质材料以氧化硅(制作接触孔、通孔)和氮化硅(形成MOS器件的有源区和钝化窗口)为主;金属材料则包括铝(形成金属互联)和钨(多层金属结构中用于通孔填充)等。

工艺要求的不同直接决定了设备选型:硅刻蚀直接决定芯片制程,对精确度要求很高,一般使用ICP;介质材料氧化硅和氮化硅硬度很高,需要高离子能量来进行刻蚀,一般使用CCP。从应用占比看,ICP约为43%,CCP约为42%,两者接近,但因ICP单机价值更高,其市场规模明显高于CCP。

价值分配与客户黏性如何形成

设备厂商的价值分配体现在两个层面。一是单机价值:ICP因精度要求更高、结构更复杂,单机价值高于CCP,这决定了同样数量的设备采购中,ICP贡献的收入更高。二是重复采购节奏:随着制程升级和芯片结构3D化,晶圆厂对刻蚀机的数量和质量要求持续提升,刻蚀环节的价值量随之增加。以3D NAND为例,刻蚀设备在2D NAND中占设备投资约15%,在3D NAND中则升至50%,这意味着结构越复杂,刻蚀设备的采购权重越高。

在塑造客户黏性方面,设备厂商通过架构设计提升性价比。例如双反应台技术可在一个真空腔中同时刻蚀两块晶圆,在保证结果均匀和一致的同时,为客户节省约35%的原材料;多腔体配置则让单台设备可灵活装置多个反应腔,提升单位时间产出。这类设计既降低了客户的使用成本,也提高了设备在产线上的嵌入深度,从而形成较为稳定的重复采购关系。

常见问题

硅刻蚀和介质刻蚀,哪类设备市场更大?

从应用占比看,ICP约43%、CCP约42%,两者接近。但由于ICP单机价值更高,其市场规模明显高于CCP。硅刻蚀和介质刻蚀同属应用最广的两类刻蚀工艺。

双反应台设计对设备厂商意味着什么?

双反应台技术可同时在一个真空腔中刻蚀两块晶圆,在保证结果均匀和一致的同时,为客户节省约35%的原材料。对厂商而言,这既提升了单台设备的产出效率,也增强了客户在扩产时的重复采购意愿。

金属刻蚀与硅、介质刻蚀在设备上有什么不同?

金属刻蚀主要针对铝互连和钨通孔填充等环节,与硅刻蚀、介质刻蚀在工艺目的和设备要求上存在差异。硅刻蚀多用ICP,介质刻蚀多用CCP,而金属刻蚀则根据具体材料与结构选择相应设备方案。