欢迎光临顶点商城 !半导体激光器件与集成电路专业代理分销商!
您好,请登录 免费注册
首页 > 资讯中心 > 行业资讯 > 国产集成电路产品工艺流程解析 国产半导体设备实力如何?
国产集成电路产品工艺流程解析 国产半导体设备实力如何?

        集成电路相当于是一个微型建筑群,一个集成电路板包含电容、电阻、电感和晶体管等电子元器件,需要非常精细的制作工艺。


1-210924145634555.png


        一个集成电路芯片的制作流程包括热处理、氧化、扩散、薄膜沉淀、光刻、刻蚀、去胶、离子注入、化学机械抛光(CMP)等环节。因此,一个完整的集成电路芯片不可能有一家企业单独完成,整个制作需要上下游一整套产业链的配合,需要用到的设备包括半导体设备包括离子注入设备、刻蚀设备、薄膜沉积设备、热处理设备、光刻机、涂胶显影设备、CMP设备、去胶设备等。


1-210924150243a0.jpg


        这些设备都属于半导体设备。讨论国产集成电路产业链的整体实力,离不开半导体设备厂商的发展现状。从目前市场资金的流动趋势来看,半导体设备还是备受青睐的,研发和产能有了资金的保障,不少国产品牌已经符合了28nm的工艺标准,部分产品甚至能达到5nm的国际先进水平。


一、热处理与氧化
        热处理和氧化是半导体制造过程中的基础环节,通过热处理使半导体材料的表面发生氧化反应,形成一层氧化膜。再利用热扩散的原理,将一些不同特性的元素加入到硅底基材料中,达到改变其电学特性的效果,这个过程就是扩散处理。

        在这道制作工艺中,龙头国产企业之一的北方华创,拥有一整套先进设备,包括立式低压化学气相沉积系统、多功能LPCVD、立式退火炉、卧式扩散/氧化系统、立式氧化炉和立式合金炉等,其中立式低压化学气相沉积系统、立式氧化炉、立式合金炉和立式低压化学气相沉积系统都可以用作28nm水平的集成电路制造。除了北方华创,屹唐股份等先进生产商都拥有制作28nm逻辑芯片的设备。


1-210924151345A5.png

屹唐股份的重要客户代表


二、薄膜沉淀

        薄膜沉淀的目的是为了在半导体材料的表面生成一层化学膜,根据不同的化学成分,使半导体材料达到导电和绝缘的目的。

        北方华创在12英寸28-55nm的Ti/TiN PVD制造工艺上,可以提供TiN金属硬掩膜机台,其属于北方华创exiTin产品系列。而且TiN金属硬掩膜机台已经在全球范围内供应,其市场接收度已经被认可,目前产量非常稳定。

        北方华创在薄膜沉淀工艺方面提供的产品有原子层沉积设备(ALD)、化学气相沉积设备(CVD)和物理气相沉积设备(PVD)。

        拓荆科技在半导体薄膜沉积设备制造方面也非常有优势,目前正在积极筹备科创板上市,其产品达到了28nm/14nm逻辑芯片的工艺水准,部分甚至可以延伸到14nm以下。


1-210924151T5448.png


        次常压化学气相沉积(SACVD)设备、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备和原子层沉积(ALD)设备等,拓荆科技都有对应的生产线。


三、光刻机

        光刻机一直都是半导体国产化的弱项,上海微电子是国内目前唯一的一家光刻机整机厂商。北京华卓精科、北京国望光学、北京科益虹源、浙江启尔机电和长春国科精密光学都是上海微电子的供货商,供货内容包括双工件台、物镜系统、光源系统、浸没系统和曝光光学系统。
        9月18号,上海微电子新推出了一款主要用于高密度异构集成领域的光刻机,该款光刻机采用先进的封装工艺,性能上具备超大曝光视场、高套刻精度和高分辨率的优点。根据上海微电子的产品介绍,SSA600/20是其目前最为先进的一款采用ArF光源的IC前道制造光刻机,制程可以达到90nm,距离28nm制程仍有不小的差距。

1-210924151934208.jpg


        国产光刻机弱点主要在光刻胶材料和曝光工艺方面,就算能用上193nm ArF浸没式DUV光刻机,单次曝光的分辨率也只能达到38nm。


四、涂胶显影

        涂胶显影设备主要影响光刻图案的形成,光刻图案的质量又将影响离子注入和蚀刻等环节。因此,涂胶显影设备在光刻设备中也是非常重要的一环。

        在涂胶显影设备设备领域,拥有国资背景的芯源微电子是国内主要的供货商,其生产的涂胶显影设备可以处理12英寸的单晶圆,前道KS-FT200/300涂胶显影机可以达到28nm及以上制程。


1-210924152024341.jpg


五、刻蚀

        采用物理或化学方法,在硅基材料的表面有选择性地除掉多余材料的过程,就是刻蚀。刻蚀的目的就是在硅基材料的涂胶上,准确的留下掩模图形。

        在硅基刻蚀领域,屹唐股份、中微公司和北方华创是主要的设备供应商。而且,中微公司在国内刻蚀领域的实力最强,其高端刻蚀设备已经达到了5nm制程水平,且尺寸只有12英寸。另外,中微公司已经完成了制程达到3nm的原型机---Alpha的设计、制造、测试环节和开发工艺评估,其实力在全球半导体刻蚀设备范围内已属顶尖。


1-2109241521042L.jpg


六、去胶

        在蚀刻之前,光刻胶是晶圆的保护层。完成蚀刻之后,就需要从硅基材料表面除掉光刻胶。除掉光刻胶的方法有两种:干法除胶和湿法除胶。干法除胶采用的是等离子体除胶,在除胶效果和对晶圆的保护方面,比湿法除胶更好,因此使用的更多。

        屹唐股份的干法除胶工艺,在全球范围内都处于领先水平,占据全球超过三分之一的市场。从90nm制程到5nm制程,屹唐股份都有对应的芯片干法除胶工艺。


1-210924152414L6.png


七、化学机械抛光(CMP)

        在12英寸CMP商业机型制造领域,华海清科在国内是一棵独苗,是包括中芯国际在内的一众下游产业链的供应商。华海清科在2020年6月成功验收了关于“CMP抛光系统研发与整机系统集成”的课题研究,并承担了《28-14nm抛光设备及工艺、配套材料产业化》的项目。华海清科当前正在做机台产品的产线验证,相信不久就会打入28/14nm产线。


1-210924152G5564.png

华海清科2020年前五大客户


        综上所述,目前国内整体半导体产业链已经齐整了,但是局部环节还存在偏科现象。但是,从今年六月份开始,不少国产半导体设备制造商先后开始了上市进程,相信随着资金的注入,研发水平的提升,国产半导体产业链会越来越均衡,优势产品会越来越突出。