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半導(dǎo)體清洗設(shè)備:2027年行業(yè)規(guī)模將達(dá)65億美元 全球市場被海外廠商壟斷

、半導(dǎo)體清洗技術(shù)中濕法清洗占主導(dǎo),單片清洗設(shè)備為主流濕法設(shè)備

根據(jù)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國半導(dǎo)體清洗設(shè)備行業(yè)現(xiàn)狀深度分析與發(fā)展前景研究報告(2024-2031年)》顯示,半導(dǎo)體制造過程中不可避免會產(chǎn)生一些顆粒、有機物、自然氧化層、金屬雜質(zhì)等污染物,為避免污染物影響芯片良率和芯片產(chǎn)品性能,半導(dǎo)體清洗工序必不可少。

半導(dǎo)體制造過程中污染物對后續(xù)工藝影響

污染物 來源 主要危害
顆粒 環(huán)境,其他工藝工程中產(chǎn)生 影響后續(xù)光刻,干法刻蝕工藝,造成器件短路
自然氧化層 環(huán)境 影響后續(xù)氧化,沉積工藝,造成器件電性失效
金屬污染 環(huán)境,其他工藝工程中產(chǎn)生 影響后續(xù)氧化工藝,造成器件電性失效
有機物 干法刻蝕副產(chǎn)物,環(huán)境 影響后續(xù)沉積工藝,造成器件電性失效
犧牲層 氧化/沉積工藝 影響后續(xù)特定工藝,造成器件電性失效
拋光殘留物 研磨液 影響后續(xù)特定工藝,造成器件電性失效

資料來源:觀研天下整理

根據(jù)清洗介質(zhì)的不同,半導(dǎo)體清洗技術(shù)可以分為濕法清洗(包括溶液浸泡法、機械刷洗法、二流體清洗、超聲波清洗、兆聲波清洗、批式旋轉(zhuǎn)噴淋法)和干法清洗(括等離子清洗、氣相清洗和束流清洗)兩種。

濕法清洗是根據(jù)不同的工藝需求,主要是通過去離子水、清洗劑等對晶圓表面進(jìn)行無損傷清洗,以去除晶圓制造過程中的雜質(zhì)。干法清洗是指不使用化學(xué)溶劑,采用氣態(tài)的氫氟酸刻蝕不規(guī)則分布的有結(jié)構(gòu)的晶圓二氧化硅層,雖然具有對不同薄膜有高選擇比的優(yōu)點,但可清洗污染物比較單一,主要在28nm及以下技術(shù)節(jié)點的邏輯產(chǎn)品和存儲產(chǎn)品有應(yīng)用。目前半導(dǎo)體清洗以濕法清洗為主,占總清洗步驟的90%以上。

半導(dǎo)體清洗技術(shù)分類

類別

清洗方法

清洗介質(zhì)

工藝簡介

應(yīng)用特點

濕法清洗

溶液浸泡法

批式旋轉(zhuǎn)噴淋法

主要用于槽式清洗設(shè)備,將待清洗晶圓放入溶液中浸泡,通過溶液與晶圓表面及雜質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)達(dá)到去除污染物的目的。

應(yīng)用廣泛,針對不同的雜質(zhì)可選用不同的化學(xué)藥液;產(chǎn)能高,同時可進(jìn)行多片晶圓浸泡工藝;成本低,分?jǐn)傇诿科A上的化學(xué)品消耗少;容易造成晶圓之間的交叉污染

機械刷洗法

去離子水

主要配置包括專用刷洗器,配合去離子水利用刷頭與晶圓表面的摩擦力以達(dá)到去除顆粒的清洗方法。

成本低,工藝簡單,對微米級的大顆粒去除效果好;清洗介質(zhì)一般為水,應(yīng)用受到局限;易對晶圓造成損傷。一般用于機械拋光后大顆粒的去除和背面顆粒的去除。

二流體清洗

SC-1 溶液,去離子水等

一種精細(xì)化的水氣二流體霧化噴嘴,在噴嘴的兩端分別通入液體介質(zhì)和高純氮氣,使用高純氮氣為動力,輔助液體微霧化成極微細(xì)的液體粒子被噴射至晶圓表面,從而達(dá)到去除顆粒的效果。

效率高,廣泛用于輔助顆粒去除的清洗步驟中;對精細(xì)晶圓圖形結(jié)構(gòu)有損傷的風(fēng)險,且對小尺寸顆粒去除能力不足。

超聲波清洗

化學(xué)溶劑加超聲輔助

20-40kHz 超聲波下清洗,內(nèi)部產(chǎn)生空腔泡,泡消失時將表面雜質(zhì)解吸。

能清除晶圓表面附著的大塊污染和顆粒;易造成晶圓圖形結(jié)構(gòu)損傷。

兆聲波清洗

化學(xué)溶劑加兆聲波輔助

與超聲波清洗類似,但用 1-3MHz 工藝頻率的兆聲波。

對小顆粒去除效果優(yōu)越,在高深寬比結(jié)構(gòu)清洗中優(yōu)勢明顯,精確控制空穴氣泡后,兆聲波也可應(yīng)用于精細(xì)晶圓圖形結(jié)構(gòu)的清洗;造價較高。

批式旋轉(zhuǎn)噴淋法

高壓噴淋去離子水或清洗液

清洗腔室配置轉(zhuǎn)盤,可一次裝載至少兩個晶圓盒,在旋轉(zhuǎn)過程中通過液體噴柱不斷向圓片表面噴淋液體去除圓片表面雜質(zhì)。

與傳統(tǒng)的槽式清洗相比,化學(xué)藥液的使用量更低;機臺占地面積??;化學(xué)藥液之間存在交叉污染風(fēng)險,若單一晶圓產(chǎn)生碎片,整個清洗腔室內(nèi)所有晶圓均有報廢風(fēng)險。

干法清洗

等離子清洗

氧氣等離子體

在強電場作用下,使氧氣產(chǎn)生等離子體,迅速使光刻膠氣化成為可揮發(fā)性氣體狀態(tài)物質(zhì)并被抽走。

工藝簡單、操作方便、壞境友好、表面干凈無劃傷;較難控制、造價較高。

氣相清洗

化學(xué)試劑的氣相等效物

利用液體工藝中對應(yīng)物質(zhì)的汽相等效物與圓片表面的沾污物質(zhì)相互作用。

化學(xué)品消耗少,清洗效率高;但不能有效去除金屬污染物;較難控制、造價較高。

束流清洗

高能束流狀物質(zhì)

利用液體工藝中對應(yīng)物質(zhì)的汽相等效物與圓片表面的沾污物質(zhì)相互作用。

技術(shù)較新,清洗液消耗少、避免二次污染;較難控制、造價較高。

資料來源:觀研天下整理

資料來源:觀研天下整理

數(shù)據(jù)來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理

主流的濕法清洗設(shè)備主要包括單片清洗設(shè)備、槽式清洗設(shè)備、組合式清洗設(shè)備和批式旋轉(zhuǎn)噴淋清洗設(shè)備等,其中單片清洗設(shè)備具備極高的工藝控制和微粒去除能力,可有效的解決晶圓間交叉污染,其應(yīng)用廣泛,是晶圓制造環(huán)節(jié)中市場份額最高的清洗設(shè)備。根據(jù)數(shù)據(jù),2019年,全球單片清洗設(shè)備占比高達(dá)75%,遠(yuǎn)高于槽式清洗設(shè)備的18.09%、組合式清洗設(shè)備的6.82%、批發(fā)螺旋噴淋清洗設(shè)備的0.43%。

濕法清洗設(shè)備分類

設(shè)備種類 清洗方式 應(yīng)用特點
單片清洗設(shè)備 旋轉(zhuǎn)噴淋,兆聲波清洗,二流體清洗,機械刷洗等 具有極高的工藝環(huán)境控制能力與微粒去除能力,有效解決晶圓之間交叉污染的問題;每個清洗腔體內(nèi)每次只能清洗單片晶圓,設(shè)備產(chǎn)能較低
槽式清洗設(shè)備 溶液浸泡,兆聲波清洗等 清洗產(chǎn)能高,適合大批量生產(chǎn);但顆粒,濕法刻蝕速度控制差;交叉污染風(fēng)險大
組合式清洗設(shè)備 溶液浸泡+旋轉(zhuǎn)噴淋組合清洗 產(chǎn)能較高,清洗精度較高,并可大幅降低濃硫酸使用量;產(chǎn)品造價較高
批式旋轉(zhuǎn)噴淋清洗設(shè)備 旋轉(zhuǎn)噴淋 相對傳統(tǒng)槽式清洗設(shè)備,批式旋轉(zhuǎn)設(shè)備可實現(xiàn) 120oC 以上甚至達(dá)到 200oC 高溫硫酸工藝要求;各項工藝參數(shù)控制困難,晶圓碎片后整個清洗腔室內(nèi)所有晶圓均有報廢風(fēng)險

資料來源:觀研天下整理

資料來源:觀研天下整理

數(shù)據(jù)來源:觀研天下數(shù)據(jù)中心整理

、半導(dǎo)體清洗設(shè)備增長空間廣闊,2027年市場規(guī)模達(dá)65億美元

隨著半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)的不斷提升,芯片尺寸不斷縮小,對雜質(zhì)敏感度提升,清洗步驟也在不斷增加,90nm的芯片清洗工藝約90道,20nm的清洗工藝則達(dá)到了215道,目前清洗步驟占整個半導(dǎo)體工藝所有步驟約1/3,幾乎所有制作過程前后都需要清洗,為清洗設(shè)備帶來了廣闊的增長空間。

2023年全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備規(guī)模達(dá)到50億美元,同比下降2.01%;隨著半導(dǎo)體下游需求回暖,晶圓廠保持高額資本開支,預(yù)測2027年全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備市場規(guī)模達(dá)65億美元,對應(yīng)2023-2027年CAGR為6.73%。

2023年全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備規(guī)模達(dá)到50億美元,同比下降2.01%;隨著半導(dǎo)體下游需求回暖,晶圓廠保持高額資本開支,預(yù)測2027年全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備市場規(guī)模達(dá)65億美元,對應(yīng)2023-2027年CAGR為6.73%。

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海外廠商憑借產(chǎn)品優(yōu)勢,壟斷全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備市場

全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備市場集中度高。海外廠商憑借可選配腔體數(shù)、每小時晶圓產(chǎn)能、制程節(jié)點上領(lǐng)先優(yōu)勢,壟斷全球清洗設(shè)備市場。根據(jù)數(shù)據(jù),2023年全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備CR4達(dá)86%,其中日本DNS、TEL,以及美國Lam、韓國SEMES公司分別占比37%、22%、17%、10%。中國廠商起步相對較晚,市占率較低,僅盛美上海占全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備市占率7%,排名第五,清洗設(shè)備國產(chǎn)替代空間仍然廣闊。

全球半導(dǎo)體清洗設(shè)備代表廠商產(chǎn)品對比

公司 DNS TEL 盛美上海 北方華創(chuàng) 華海清科 至純科技 芯源微
機型 SU-3400 CELLESTA?-iMD UltraC VI SC3080 HSC-F3400 S300-HS KS-CM300/200
晶圓尺寸 12 12 12 12 12 12 -
技術(shù)特點 通過納米噴射方式將高密度液滴通過氮氣噴射至晶圓表面,達(dá)到顆粒去除目的 通過 IPA 分配器的腔室氣氛控制和性能改進(jìn),實現(xiàn)了無塌陷干燥技術(shù) 清洗方式可選配SAPS 兆聲波、TEBO 兆聲波、二流體清洗 能夠進(jìn)行全自動dry in dry out 清洗工藝 采用卓越的顆粒與金屬污染控制系統(tǒng),搭載高性能卡盤夾持技術(shù) 高溫硫酸回收、高濃度化學(xué)品穩(wěn)定應(yīng)用、高穩(wěn)定化學(xué)品混配系統(tǒng) 通過氣體流場仿真優(yōu)化,確保機臺內(nèi)部微環(huán)境均勻穩(wěn)定,同時搭載了獨立研發(fā)的新一代高清洗效率低損傷射流噴嘴
制程節(jié)點 7nm 10nm及以上 28nm(14nm未量產(chǎn)) - - 28nm(14nm 未量產(chǎn)) 26nm
腔體數(shù) 24 - 18 4腔或8腔可選 - - 16
每小時晶圓產(chǎn)能(WPH) 1200 600 800 - - - 600

資料來源:觀研天下整理

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國家推動水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)下我國水泵行業(yè)將受益 國產(chǎn)替代趨勢明顯

國家推動水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)下我國水泵行業(yè)將受益 國產(chǎn)替代趨勢明顯

數(shù)據(jù)顯示,2023 年全球 CR10 水泵企業(yè)銷售收入(泵產(chǎn)品)約為2400 億元,占全球市場 份額的 56%。其中全球 CR5 市場份額接近40%,分別為美國賽萊默、日本荏原、丹麥格 蘭富、瑞士蘇爾壽、德國凱士比,占比12%、8%、8%、6%、5%。

2024年10月25日
我國激光器行業(yè)迎來高質(zhì)量發(fā)展“鉑金時代” 光纖激光器成為市場主導(dǎo)類型

我國激光器行業(yè)迎來高質(zhì)量發(fā)展“鉑金時代” 光纖激光器成為市場主導(dǎo)類型

激光器根據(jù)增益介質(zhì)的不同,可以分為光纖激光器、半導(dǎo)體激光器、固體激光器和氣體激光器等多個細(xì)分產(chǎn)品。其中由于光纖激光器性能優(yōu)異,適用性較強,近十年市場份額快速提升,到目前成為了激光器市場的主導(dǎo)類型,占比達(dá)65.47%左右。

2024年10月21日
我國液壓元件市場擴(kuò)容 工程機械為最大下游市場 行業(yè)國產(chǎn)化率仍有待提升

我國液壓元件市場擴(kuò)容 工程機械為最大下游市場 行業(yè)國產(chǎn)化率仍有待提升

液壓行業(yè)發(fā)展帶動液壓元件市場增長。數(shù)據(jù)顯示,2022 年全球液壓件市場規(guī)模達(dá) 648 億美金,2015-2022 年 CAGR 為 3.4%。2022 年中國液壓件市場規(guī)模 達(dá)928億元人民幣,占全球份額約 20%,2016-2022 年 CAGR 為 7.8%。

2024年10月18日
多重因素推動 我國機器視覺行業(yè)正處于快速發(fā)展期 國產(chǎn)品牌市場份額不斷提升

多重因素推動 我國機器視覺行業(yè)正處于快速發(fā)展期 國產(chǎn)品牌市場份額不斷提升

隨著??禉C器人、美亞光電、精測電子、矩子科技等本土企業(yè)競爭實力提升和利好政策推動,我國機器視覺行業(yè)國產(chǎn)替代進(jìn)程加快,國產(chǎn)品牌市場份額不斷提升,并在2020年首次超過外資品牌,達(dá)到52%;其后國產(chǎn)品牌市場份額始終保持領(lǐng)先地位,至2023年上升至60.76%。

2024年10月16日
我國風(fēng)電塔筒樁基行業(yè)分析:歐洲產(chǎn)能缺口明顯下迎出海機遇 企業(yè)競爭程度高

我國風(fēng)電塔筒樁基行業(yè)分析:歐洲產(chǎn)能缺口明顯下迎出海機遇 企業(yè)競爭程度高

相對于風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈中其他環(huán)節(jié),我國風(fēng)電塔筒樁基制造技術(shù)難度不高,行業(yè)進(jìn)入門檻較低,市場格局較為分散。根據(jù)數(shù)據(jù),我國風(fēng)電塔筒樁基CR5 不足 50%,其中大金重工、天順風(fēng)能、天能重工市占率較大,均超 10%,分別為 13.73%、13.18%、11.91%;海力風(fēng)電和泰勝風(fēng)能市占率相對較小,分別為5.03%、4.88%。

2024年10月14日
我國壓力容器行業(yè)現(xiàn)狀分析:處于相對成熟發(fā)展階段 基本形成三個梯隊競爭格局

我國壓力容器行業(yè)現(xiàn)狀分析:處于相對成熟發(fā)展階段 基本形成三個梯隊競爭格局

基于良好的發(fā)展環(huán)境以及下游行業(yè)需求不斷增長的帶動下,我國壓力容器市場規(guī)模逐年上升,其在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性持續(xù)增強。數(shù)據(jù)顯示,2023年我國壓力容器市場規(guī)模達(dá)到2100億元左右。預(yù)計到2027年這一市場規(guī)模有望超過3000億元。

2024年10月14日
我國包裝印刷行業(yè)分析:政策促進(jìn)市場發(fā)展 可循環(huán)包裝賽道機會亮眼

我國包裝印刷行業(yè)分析:政策促進(jìn)市場發(fā)展 可循環(huán)包裝賽道機會亮眼

根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,2023年,我國規(guī)模以上包裝印刷企業(yè)數(shù)量達(dá)到10441家,增速高達(dá)12.5%,行業(yè)賽道十分擁擠。同時,我國包裝印刷行業(yè)市占率較低,2022年CR3約為3.8%,CR10約為9.7%,市場集中度分散特點明顯。

2024年10月12日
中國民用無人機市場規(guī)模增速快于全球 消費級空間廣闊 大疆頭部地位穩(wěn)固

中國民用無人機市場規(guī)模增速快于全球 消費級空間廣闊 大疆頭部地位穩(wěn)固

根據(jù)數(shù)據(jù),2023年全球無人機市場規(guī)模達(dá)600億美元左右,其中民用無人機市場規(guī)模達(dá)262.8億美元,占比達(dá)44.02%。

2024年09月30日
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