半导体刻蚀设备行业深度报告：多轮驱动刻蚀市场，大陆厂商崛起可期

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1、行业深度研究1.去除沉积层，决定最小限度，刻蚀环节举足轻重1.1刻蚀、光刻和薄膜沉积同为IC制造三个最重要环节晶圆制造是半导体生产的必要环节，它是指利用二氧化硅作为原材料制作单晶硅硅片的过程。具体来讲，是先利用西门子工艺，将天然硅加工成用来制作芯片的高纯硅，后者又被称为半导体级硅或电子级硅，再利用CZ法等技术将半导体级硅的多晶硅块转换成一块大的单晶硅硅锭。对硅锭进行一系列机械加工、化学处理、表面抛光和质量测量后，可以得到用于下一步晶圆加工的硅片。表1:晶圆制造需要众多步骤主要生产步骤工艺细节所需设备利用西门子工艺，以含碳的硅石为原料还原出冶金级硅，压碎后与氯化氢反应出半导体级硅制作

2、三氯化硅气体，再利用氢气还原出半导体级硅将多晶硅放入坩埚加热熔化后，利用一块具有所需晶向的籽晶接触到熔化的多晶单晶硅生长硅表面，以一定速度向上旋转直拉，再进行缩颈、放肩转肩和收尾等步骤，得到单晶炉单晶硅锭去掉硅锭两端并径向研磨产生精确均匀的直径，方便材料运输，之后研磨出一个整形处理定位边标明硅片的晶向和导电类型切片使用带有金刚石切割边缘的内圆切割机或者线锯对硅锭进行切片内圆切割机、线锯对切片的双面进行机械磨片确保截面的平行及平坦，再进行倒角使硅片边缘周线磨片和倒角平磨机，外圆滚磨机更加平坦利用化学刻蚀消除硅片表面的损伤和玷污，通常要腐蚀掉表面约20微米的硅以保刻蚀刻蚀机证所有损伤都

3、被消除抛光也称化学机械平坦化，利用抛光垫对硅片的单面或者双面进行抛光利用湿法清洗化学品，去除硅片表面所有玷污，包括颗粒、有机物、金属和自然湿法清洗硅片清洗机、烘干器氧化层等，使硅片达到几乎没有颗粒和玷污的程度评估是否达到质量标准，将达标的硅片放入被氮气保护的片架中，之后运输至芯评估和包装片制造厂数据来源：《半导体制造技术》，国泰君安证券研究在晶圆制造众多环节中薄膜沉积、光刻和刻蚀是三个核心环节。薄膜沉积在IC制造中属于必不可少的重要工序，需要经历沉积-刻蚀-沉积的反复过程，以实现大型集成电路的分层结构。薄膜沉积是一系列涉及原子的吸附、吸附原子在表面的扩散及在适当的位置下聚结，以渐

4、渐形成薄膜并成长的过程。光刻是晶圆制造中最复杂、最关键的环节，也是制造过程中耗时最长成本最高的环节。光刻技术指利用光学-化学反应原理，将电路图形传递到晶圆表面，形成有效图形窗口的工艺技术，而光刻机是光刻工序中的曝光工具。刻蚀是晶圆制造的关键步骤，刻蚀技术高低直接决定了芯片制程的大小，并且在成本上仅次于光刻，近年来随着3DNAND技术的不断兴起，刻蚀的重要性也愈发上升。刻蚀是半导体器件制造中利用物理化学途径选择性地移除沉积层特定部分的工艺。请务必阅读正文之后的免责条款部分3of55行业深度研究图1：光刻、刻蚀、成膜成本占比最高数据来源：GlobalFoundries，国泰君安证券

5、研究1.2立足刻蚀重要参数，干法刻蚀大势所趋刻蚀是用化学或物理方法对衬底表面或表面覆盖薄膜进行选择性腐蚀或剥离的过程，进而形成光刻定义的电路图形。刻蚀的基本目标是在涂胶的硅片上正确的复制掩模图形。有图形的光刻胶层在刻蚀中不受到腐蚀源显著的侵蚀。这层掩蔽膜用来在刻蚀中保护硅片上的特殊区域而选择性地刻蚀掉未被光刻胶保护的区域。在通常的CMOS工艺流程中，刻蚀都是在光刻工艺之后进行的。从这一点来看，刻蚀可以看成在硅片上复制所想要图形的最后主要图形转移工艺步骤。图2：刻蚀是去除沉积层形成电路图形的工艺数据来源：《Etching》刻蚀分为两种：干法刻蚀和湿法刻蚀。在湿法刻蚀中，液体化学试剂以

6、化学方式（如酸、碱和溶剂等）去除硅片表面的材料。干法刻蚀是把硅片表面暴露于气态中产生的等离子体，等离子体通过光刻胶中开出的窗口，与硅片发生物理或化学反应（或这两种反应），从而去掉暴露的表面材料。湿法刻蚀由于需要大量对人体和环境有害的腐蚀性化学试剂，目前在大规模集成电路制造中，正被干法刻蚀所替代。目前市场主流的技术是干法刻蚀，占比高达90%。刻蚀请务必阅读正文之后的免责条款部分4of55行业深度研究刻蚀主要通过几个参数来表征，其中刻蚀速率是指在刻蚀过程中去除硅表面材料的速度，另一个刻蚀速率相关的概念是选择比，用来表示同一刻蚀条件下一种材料与另一种材料相比刻蚀速率快多少，高选择比意味着

7、只刻蚀去掉想去除的那一层。刻蚀剖面指的是刻蚀图形的侧壁形状，分为两种：各向同性刻蚀剖面以及各向异性刻蚀剖面，各向异性的刻蚀剖面容易形成钻蚀，从而形成刻蚀偏差。刻蚀均匀性是用来衡量刻蚀工艺均匀性的指标，非均匀性刻蚀会产生额外的过刻蚀，保持硅片的均匀性是保证制造性能一致的关键。而刻蚀残留物是指在刻蚀后留在硅片表面不想要的材料，可以在去除光刻胶过程中用湿法刻蚀去掉。图3：各向同性刻蚀剖面有较大刻蚀偏差图4：各向异性刻蚀剖面有较小刻蚀偏差数据来源：《Etching》数据来源：