一、半導體清洗設備行業簡介
半導體清洗設備是半導體制造過程中的關鍵設備,其主要功能是去除硅片制造、晶圓制造和封裝測試過程中可能存在的各種雜質,如顆粒、自然氧化層、金屬污染、有機物、犧牲層、拋光殘留物等,以避免這些雜質影響芯片的良率和產品性能。隨著半導體制造工藝技術的不斷提升,芯片尺寸不斷縮小,對雜質敏感度提升,清洗步驟也在不斷增加,90nm的芯片清洗工藝約90道,20nm的清洗工藝則達到了215道,目前清洗步驟占整個半導體工藝所有步驟約1/3,幾乎所有制作過程前后都需要清洗,為清洗設備帶來了廣闊的增長空間。
根據清洗介質的不同,半導體清洗技術可以分為濕法清洗和干法清洗兩種。目前濕法清洗為主流的清洗技術,占總清洗步驟的90%以上。濕法清洗是根據不同的工藝需求,主要是通過去離子水、清洗劑等對晶圓表面進行無損傷清洗,以去除晶圓制造過程中的雜質。干法清洗是指不使用化學溶劑,采用氣態的氫氟酸刻蝕不規則分布的有結構的晶圓二氧化硅層,雖然具有對不同薄膜有高選擇比的優點,但可清洗污染物比較單一,目前主要在28nm及以下技術節點的邏輯產品和存儲產品有應用。根據清洗方法的不同,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、批式旋轉噴淋法六種方法,干法清洗包括等離子清洗、氣相清洗和束流清洗三種方法。
二、半導體清洗設備行業分類
目前主流的濕法清洗設備主要包括單片清洗設備、槽式清洗設備、組合式清洗設備和批式旋轉噴淋清洗設備等,其中單片清洗設備市場份額占比最高。濕法清洗工藝路線下主流的清洗設備存在先進程度的區分,主要體現在可清洗顆粒大小、金屬污染、腐蝕均一性以及干燥技術等標準。
設備種類 | 清洗方式 | 應用特點 | 先進程度 |
單片清洗設備 | 高壓噴淋、二流體清洗和兆聲波清洗 | 微粒去除能力強,能夠避免晶圓之間交叉污染;但每個腔體每次僅能清洗單片晶圓,設備產能較低 | 很高 |
槽式清洗設備 | 溶液浸泡法、兆聲波清洗 | 每個腔體能夠清洗多片晶圓,產能較高,適宜大批量生產;但顆粒去除能力控制差,且容易引起交叉污染風險 | 高 |
組合式清洗設備 | 溶液浸泡法和旋轉噴淋組合清洗 | 產能、清洗精度較高,并可大幅度降低硫酸使用量;但產品造價較高 | 很高 |
批式旋轉噴淋清洗設備 | 旋轉噴淋 | 可實現120℃至200℃的高溫硫酸工藝要求;但各項工藝參數較難控制,晶圓破損后整個清洗腔內的所有晶圓均有報廢風險 | 高 |
三、中國半導體清洗設備行業發展現狀
隨著國內企業核心技術和工藝能力的提升,以及在客戶認證方面的不斷進展,未來刻蝕、清洗設備有望成為顯著受益國內市場需求發展的賽道,成為半導體設備行業國產替代的先鋒。中國大陸半導體設備銷售額前五大廠商為北方華創、中微公司、盛美上海、長川科技、新益昌,清洗設備廠商主要有盛美上海、北方華創、芯源微、至純科技和提牛科技等,產業集中度較高。數據顯示,2023年國內半導體清洗設備行業市場規模約為18億美元。
圖表:2021-2023年中國半導體清洗設備行業市場規模
四、中國半導體清洗設備行業重點廠商
中國大陸從事半導體清洗設備的企業有盛美上海、北方華創、芯源微、至純科技和提牛科技。
(1)盛美上海
盛美上海是中國大陸半導體濕法設備龍頭企業,產品主要分為半導體清洗設備、半導體電鍍設備和先進封裝濕法設備三大類,其中半導體清洗設備收入占全部主營業務收入的比例最高,其主要產品為集成電路領域的單片清洗設備,其中包括單片SAPS兆聲波清洗設備、單片TEBO兆聲波清洗設備、單片背面清洗設備、單片前道刷洗設備、槽式清洗設備、單片槽式組合清洗設備等,產品線較為豐富。
(2)北方華創
北方華創是品類最齊全的國產半導體設備龍頭,主營業務包括半導體設備、真空設備和電子元器件等,其半導體業務覆蓋了刻蝕、沉積、清洗等主要半導體制造設備,產品體系豐富,在半導體清洗設備領域的主要產品包括單片清洗設備及全自動槽式清洗設備,其12英寸單片清洗機采用單片晶圓旋轉濕法清洗技術,此設備具有清洗選擇性好、清洗效率高等技術,包括化學藥液保護系統、管路防靜電系統、兆聲波系統等,在保證不損傷產品本身結構的前提下,選擇性的清洗殘留物。
《2024-2029年中國半導體設備行業市場分析及發展前景預測報告》由中研普華產業研究院撰寫,本報告對該行業的供需狀況、發展現狀、行業發展變化等進行了分析,重點分析了行業的發展現狀、如何面對行業的發展挑戰、行業的發展建議、行業競爭力,以及行業的投資分析和趨勢預測等等。報告還綜合了行業的整體發展動態,對行業在產品方面提供了參考建議和具體解決辦法。