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2019年中国半导体清洗设备行业驱动因素及市场规模预测:预计2020年市场规模将达到35-40亿美元[图]

2020年05月29日 14:31:53字号:T|T

    在芯片制造过程中,不规则的杂质例如颗粒污染物、残留化学物质或其他污染物会扭曲光刻过程中的图案、阻碍薄膜沉积、妨碍刻蚀或损害芯片性能,从而直接导致芯片制造良率(一块晶圆片上符合要求的芯片比例)的下降。而不规则的杂质可能来自于基板材料、制造设备、工作人员、洁净室空气以及制造过程中的任何一道工序。因此,几乎每道工序都涉及到清洗。而且集成电路的集成度愈高,所需要的清洗工艺也越多。

    清洗工艺旨在去除芯片制造中上一道工序所遗留的超微细颗粒污染物、金属残留、有机物残留物,去除光阻掩膜或残留,也可根据需要进行硅氧化膜、氮化硅或金属等薄膜材料的湿法腐蚀,为下一步工序准备好最佳的表面条件。

集成电路制造过程

数据来源:公开资料整理

金牛策略    目前主要有两种基本的清洗工艺。湿法工艺是使用各种化学药液与晶圆表面各种杂质粒子发生化学反应,生成溶于水的物质,再用高纯水冲洗,依次去除晶圆表面各种杂质。干法工艺是不采用溶液的清洗技术,通过等离子清洗技术、汽相清洗技术或束流清洗技术来去除晶圆表面的杂质。湿法工艺在达到晶圆表面的洁净度和平滑度方面通常优于干法工艺,并且是目前单晶圆清洗使用的标准工艺,应用于晶圆制造过程中90%以上的清洗步骤。湿法腐蚀速率,腐蚀均匀性,晶圆正、反面交叉污染的控制,清洗效率等都是至关重要的工艺要素。

清洗工艺分类

数据来源:公开资料整理

金牛策略    随着半导体芯片工艺技术节点进入28纳米、14纳米等更先进等级,工艺流程的延长且越趋复杂,产线成品率也会随之下降。造成这种现象的一个原因就是先进制程对杂质的敏感度更高,小尺寸污染物的高效清洗更困难。解决的方法主要是增加清洗步骤。每个晶片在整个制造过程中需要甚至超过200道清洗步骤,晶圆清洗变得更加复杂、重要及富有挑战性。

清洗步骤次数与制程的关系

数据来源:公开资料整理

产线良率与工艺节点的关系

数据来源:公开资料整理

    目前的清洗设备主要可以分为单晶圆清洗设备和槽式清洗机。槽式清洗机用于批量处理晶圆。通过RCA清洗方法,大量使用NH4OH,HCL,H2O2,H2O等试剂,并且添加表面活性剂和HF,再引入超声波清洗和兆声清洗,达到清洗的目的。单晶圆清洗设备可以针对单个晶圆的清洗进行条件优化,采用单片旋转清洗法,通过浸没喷洒的方式将化学试剂和水不断供应到晶圆表面。

金牛策略批处理技术和单晶圆清洗技术比较

晶圆清洗技术
方法
步骤
优点
缺点
批处理技术
RCA清洗方法
大量使用NH4OH,HCL,H2O2,H2O等试剂,并且添加表面活性剂和HF,再引入超声波清洗和兆声清洗,达到清洗的目的。
产能较高
超声波的能量会破坏晶圆的某些结构,降低超声波的能量或稀释清洗溶液的浓度则会降低污染物去除效率;不断增加的废水废液造成环境污染;存在交叉污染
单晶圆清洗技术
单片旋转清洗法
化学试剂和水通过浸没喷洒供应到晶圆表面,用过的试剂和水排出后再回收循环利用
减少交叉污染,降低成品率损失的风险,显著提高清洗质量
产能不及批处理技术

数据来源:公开资料整理

金牛策略    近年来,全球半导球市场保持快速增长势头,从2013年到2018年,全球半导体市场规模从3056亿美元迅速提升至4688亿美元,年均复合增长率达到8.93%。2019年全球半导体市场规模受存储器价格滑坡同比下降12.8%到4089.88亿美元。

全球半导体销售额

金牛策略数据来源:公开资料整理

    智研咨询发布的《2020-2026年中国半导体清洗行业市场供需态势及竞争策略研究报告金牛策略》数据显示:2014到2019年集成电路销售额复合增速已达到21.31%。尤其是在2019年全球半导体市场销售额4121亿美元,同比下降了12.1%的不利情况下。中国2019年中国集成电路产业销售额为7562.3亿元,同比增长15.8%。在国家政策扶持以及市场应用带动下,国内集成电路产业保持快速增长,但增速有所放缓。

国内集成电路销售额度(亿元)

金牛策略数据来源:公开资料整理

    虽然我国集成电路市场规模增速较快,但主要还是依赖进口。2019年中国集成电路进口金额3040亿美元,同比下降-2.2%。中国集成电路出口金额1015亿美元,同比增长20.1%。整体贸易逆差收窄到2025亿美元,同比下降10.94%,但仍旧约是出口金额的2倍。近几年虽然我国集成电路出口金额随着进口金额增长而同步增加,但整体贸易逆差仍旧非常巨大。

中国集成电路行业进出口情况(亿美元)

数据来源:公开资料整理

金牛策略    预计2018年、2019年清洗设备的市场需求分别为7.7亿美元和12.4亿美元,国内清洗设备需求两年累计超过120亿元,市场空间巨大。随着工艺节点的升级以及良率要求提高,清洗设备用量需求将持续增加。清洗设备未来几年复合增长率达6.8%,预计2020年就将达到35-40亿美元,是200亿人民币级别的大市场。2020年以后,随着部分拟建产线进入投资阶段,清洗设备的市场需求将会持续增长。

国内清洗设备市场空间

数据来源:公开资料整理

金牛策略国内清洗设备市场空间测算(亿美元)

-
设备占比
2019
2020
清洗设备市场空间
-
10.32
11.92
单晶圆清洗设备
65.0%
6.71
7.75
自动清洗台
25.0%
2.58
2.98
洗刷机
5.0%
0.52
0.6

金牛策略数据来源:公开资料整理

金牛策略    目前全球半导体清洗设备市场主要被国外公司垄断,全球的清洗设备市场基本由国外的几家巨头把控。日本公司Screen占据了60%的市场份额,占据着主导地位。日本公司TokyoElectron占据了30%的市场份额,韩国公司SEMES、美国公司LAMResearch等其它公司占据了10%的市场份额。

半导体清洗设备全球市场份额

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