注册

【材料/设备】国产替代正当时,半导体清洗设备龙头快速发展

来源:全球半导体观察    原作者:王凯琪    

半导体清洗作为芯片生产中最基本的环节贯穿硅片制造、晶圆制造、封装始末。随着技术节点的进步,清洗工序也愈加精细化,对清洗设备的需求也将相应增加。

近年来,我国半导体清洗技术及设备不断精进,盛美上海、至纯科技、北方华创等企业成果比肩国际领先企业。


聚焦湿法清洗设备

公开资料显示,根据清洗介质不同,半导体清洗技术分为湿法清洗和干法清洗两种工艺路线,其中湿法清洗为主流技术路线。

所谓湿法清洗,指的是用溶液、酸碱、表面活性剂、水及其混合物,通过腐蚀、溶解、化学反应等方法,使硅片表面的杂质与溶剂发生化学反应生成可溶性物质、气体或直接脱落,从而达到清洁硅片的目的。

而具体到湿法清洗,又可以分为化学方法和物理方法两个方向。


△来源:盛美上海招股书

化学方法主要通过将硅片浸入不同的化学药剂从而达到清洗的目的,根据药剂的不同又有RCA清洗、改进RCA清洗、臭氧清洗、IMEC清洗等多条分支。

物理方法则是将化学药剂与物理方法结合,通过机械刷洗法、超声波/兆声波清洗法、二流体清洗法、旋转喷淋法等物理技术,对硅片进行全面清洗的过程。由于各大企业所用的药液基本相同,其辅助的物理方法成为不同工艺的主要差别。


国内企业差异化竞争趋势明显

目前,全球清洗设备市场主要被迪恩士SCREEN、东京电子TEL、泛林LAM与细美事SEMES把持,四家公司合计市场占有率达到90%以上,其中,迪恩士市场份额超过50%。在清洗方法上,国际巨头主要采用容器浸泡法、旋转喷淋法和机械刷洗法,其中旋转喷淋法是主流路线,目前已经能够完成7nm及以上规格的硅片清洗。而国内情况则差异较大,各大清洗设备企业路线迥异,各有突破。

盛美上海清洗设备底蕴深厚

在清洗设备上,盛美上海底蕴深厚,查阅公司财报数据可知,半导体清洗设备收入为主要收入来源,该公司清洗设备主要包括单片清洗设备、全自动槽式清洗设备、单片槽式组合清洗设备、TEBO兆声波清洗设备。

该公司成功研发出全球首创的SAPS、TEBO兆声波清洗技术和Tahoe单片槽式组合清洗技术,可应用于45nm及以下技术节点的晶圆清洗领域,可有效解决刻蚀后有机沾污和颗粒的清洗难题,并大幅减少浓硫酸等化学试剂的使用量。

此外,业界也对盛美上海今年7月中旬推出的新型化学机械研磨后(Post-CMP)清洗设备较为关注。该清洗设备6英寸和8英寸的配置适用于碳化硅(SiC)衬底制造;8英寸和12英寸配置适用于硅晶圆制造。

近日,盛美上海公告拟投资建设高端半导体设备拓展研发项目,据披露,该项目拟研发产品包括干法设备拓展领域产品和超临界CO2清洗干燥设备,计划总投资7.48亿元,其中研发费用2.6亿元。

至纯科技对标国际巨头

至纯科技则较擅长单片清洗设备和槽式清洗设备,该公司单片式湿法设备为旋转喷淋Spin-Spray类型,其对标迪恩士SCREEN、泛林LAM等企业。业界消息显示,至纯科技能提供全部28nm节点湿法设备,有望成为高端湿法设备的领头者。

据至纯科技财报数据显示,2021年,该公司湿法设备已经在数个成熟工艺的产线上拿到了整条线的设备订单,有效替代了此前的厂商;公司还在氮化镓和碳化硅产线上拿到了整条线的湿法设备订单;该公司在先进制程的28纳米节点也获得全部工艺的设备订单;在14纳米以下制程也拿到了4台湿法设备订单。

2021 年公司的单片湿法设备和槽式湿法设备全年出机超过了97台。同时12英寸湿法设备新增订单金额超过6亿元,其中单片式湿法设备新增订单金额超过3.8亿元。2021年,公司子公司至微科技成功引入了多家战略投资者,助力业务加速发展。

此外今年一季报至纯科技公司主营收入5.48亿元,同比上升136.98%。恰逢半导体设备发展黄金期,至纯科技近两年合同负债与存货持续增长,2021年至纯科技合同负债与存货分别为2.40亿元和11.95亿元,创历史新高,这也代表着该公司在手订单规模不断扩大,今年该公司的新增订单目标为超过40亿元。

北方华创重视设备全链条发展

北方华创作为国产半导体设备龙头企业,公司产品线较为齐全,经过多年的深入研发,该公司完成了刻蚀机、磁控溅射、氧化炉、低压化学气相沉积、清洗机、原子层沉积等集成电路设备90/55/40/28纳米工艺验证,部分设备已突破先进制程,实现产业化。

在清洗设备上发展丧,北方华创于2018 年收购了美国半导体清洗设备公司 Akrion,完善了清洗设备产线。目前该公司能提供多种类型的单片清洗设备和全自动槽式清洗设备,可适用于技术节点为65nm、28nm工艺的芯片制造。

通过对比上述三家企业可明显得知,北方华创重视企业产品的全链条发展,盛美上海则在清洗设备环节愈加精细化,并逐步开拓其他链条,至纯科技则高度对标国际企业,聚焦高端产品,各家公司差异化竞争趋势明显。


清洗设备优势显现,国产化率提高

总体而言,受到全球扩产潮影响,国产半导体设备景气上行。全球半导体观察对中国国际招标网数据的整理后发现,国内设备厂商在薄膜沉积、刻蚀、湿法清洗等环节上占据较大优势,对应设备国产化率不断提高。

从开标数据看,2022 年上半年国内主要晶圆厂共开标765台工艺设备,其中清洗设备86台,数量排名第五。

而结合中标数据看,2022 年上半年国内主要设备厂共中标379台工艺设备,湿法清洗设备81台,数量排名第一,中标较多厂商为北方华创、中微公司、拓荆科技、芯源微、盛美上海等。

受益于全球扩产大潮,全球半导体湿法清洗设备业务步入高速成长期,我国龙头企业业务也在近两年迎来高速发展期。目前各大设备企业纷纷铆足劲头加速扩产,并加快技术研发,业界对清洗设备企业前景较为看好。

峰会推荐>>

2022年9月7日,TrendForce集邦咨询将在深圳隆重举办2022集邦咨询半导体峰会暨存储产业高层论坛,届时集邦咨询资深分析师将与产业大咖全方位探讨半导体以及存储器产业现状与未来,为业界朋友们提供前瞻性战略规划思考。

考虑疫情等因素影响,本次峰会采取线下、线上结合方式,深圳为线下主会场,将汇聚众多半导体、存储产业链企业高层与专家,并展示厂商最新产品与技术,同时峰会也将进行线上同步直播。目前峰会报名通道正式开启,欢迎业界人士踊跃报名参会!

2022集邦咨询半导体峰会暨存储产业高层论坛

封面图片来源:拍信网