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中国半导体去胶设备行业现状

   日期:2024-05-09 19:41:06     来源:网络整理    作者:本站编辑    浏览:7    评论:0    
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一、半导体去胶基本原理及应用

光刻胶作为掩膜材料在半导体加工工艺中起到了图形复制和传递的作用,当刻蚀工艺(或者其他工艺)完成,光刻胶的使命也就完成,必须将其完全清除干净,这一工序就是去胶。

对于各类不同的芯片制造场景和需求,在实际应用中,半导体制造厂家通常会结合干法去胶和湿法去胶两种技术。湿法去胶作为干法去胶的有益补充,以达到最佳的去胶效果和保护晶圆片表面器件的目的。

干法去胶主要采用等离子体氧化或分解等方式去除光刻胶。在等离子体环境中,氧原子与光刻胶反应,生成一氧化碳、二氧化碳和水等气体,这些气体被真空系统抽走,从而去除光刻胶。干法去胶的优点是不需要使用化学试剂、不产生液体废弃物、对环境友好、也不需要加温且适用于各种材质晶圆片等优点。但也存在因离子轰击可能对晶圆片表面器件造成损伤的缺点,尽管技术在不断改进,但仍需关注其对新材料的适应性问题。

湿法去胶是一种将带有光刻胶的晶圆片浸泡在有机溶剂中,通过溶解或分解光刻胶来去除晶圆表面的光刻胶的方法。在进行湿法去胶前,光刻胶表面通常经过表面加固处理,使得其在去胶液中不易溶解,有时需要先用等离子体去除最上面的一层胶。湿法去胶的优点是可以利用化学溶剂有效溶解光刻胶,适用于大量生产。但也存在去胶周期长、容易引进无机杂质、操作复杂且可能对晶圆片表面器件造成损伤等缺点。

湿法去胶按照生产模式分为槽式和单片式。槽式去胶是将药液浸泡晶圆,通过药液的浸泡来去除晶圆表面的胶水残留,该槽体一次可容纳多片晶圆,从而提高了设备的产能。而单片去胶则是将药液喷洒在晶圆表面,通过晶圆SPIN旋转配合药液冲洗,更好地控制每片晶圆的去胶工艺效果,最大程度减少光刻胶的残留。相比槽式去胶,单片式具有精确的药液浓度控制、药液回收使用、多层过滤等优势,保证了去胶效果的准确性和稳定性。

二、去胶设备市场规模

1,全球去胶设备市场规模

随着近两年晶圆产能的不断扩充,半导体去胶设备市场不断增长。据Gartner统计,2022年全球去胶设备行业市场规模为7亿美元左右,同比增长7.41%,保持稳定增长。去胶设备国产化水平超60%。目前国际上主流的去胶设备生产商主要集中在中国、韩国、日本和美国。市场的回调将带动全球去胶设备的进一步回归增长,预计将继续以5.40%左右的年复合增长率扩张至2025年的8.2亿美元。

图1 全球去胶设备市场规模

2.中国去胶设备市场规模

SEMI报告数据显示,2022年国内晶圆厂商半导体设备国产化率较2021年明显提升,从21%提升至35%。去胶设备已实现较高比例国产设备采用率,且在2020-2022年维持较高水平,CMP、薄膜沉积、量测等设备2022年国产设备采用率均有提高,其中去胶设备国产采用率达91%,但在价值量较高设备领域内国产化率较低。在国产化设备替代的带动下,国内已有和待建晶圆厂积极对接国产设备企业,带动国内去胶设备企业增长。目前去胶设备占前道设备比例约为1-1.5%,根据SEMI 2022年统计,中国半导体设备市场约为330亿美元。因此,根据集微咨询(JW Insights)测算,2022年中国半导体去胶设备市场规模达到25亿元左右,并且将保持相对稳定的增长。根据全球去胶设备的增长速率分析,2023年中国去胶设备市场规模达26亿元左右,其中湿法去胶设备国内市场规模达9亿元,单片湿法去胶设备国内市场规模4亿元。

三、中国半导体去胶设备行业格局与主要国产企业介绍

从中国去胶设备行业市场格局来看,湿法去胶设备领域主要参与者包括盛美、全芯微、至纯科技等企业。

1,盛美半导体

盛美半导体设备(上海)股份有限公司是上海市政府科教兴市项目重点引进的集成电路装备企业,是具备世界先进技术的半导体设备制造商。集研发、设计、制造、销售于一体,为全球客户提供高端半导体设备。主要产品有单晶圆及槽式湿法清洗设备、电镀设备、无应力抛光设备、立式炉管设备、前道涂胶显影设备及PECVD设备等。

在先进封装湿法设备领域,盛美上海覆盖湿法刻蚀、湿法去胶、湿法金属剥离等多款设备。盛美上海的Ultra C pr 湿法去胶设备设计高效、控制精确,提升了安全性,提高了WLP产能。该设备将湿法槽式浸洗与单片晶圆清洗相结合,能够在灵活控制清洗的同时,最大限度地提高效率,也可与公司专有的SAPS 兆声波清洗设备一同使用,以清除极厚或者极难去除的光刻胶涂层。


  2,全芯微电子

宁波润华全芯微电子设备有限公司,总部位于宁波市,在上海、武汉、广州、厦门等地设有销售服务机构。专注于新型电子器件生产设备——去胶剥离机、匀胶显影机、刻蚀清洗机的研发、设计、销售及售后服务,可提供黄光和湿法整线设备解决方案。匀胶显影机可用于前道集成电路和后道KRF、I-LINE工艺制程。去胶剥离机主要应用于后道光刻胶的去除和金属剥离工艺制程,处理线宽可达100nm,药液供液压力最高可达20Mpa,供液稳定均匀。

全芯微自主研发的去胶剥离机,可完全替代进口设备,其中“全自动去胶剥离机(AS6)”荣获中国半导体行业协会颁发的“第十四届 (2019年度)中国半导体创新产品和技术”奖。其单片湿法去胶设备用于化合物半导体、滤波器、MEMS等细分市场,随着物联网、AI、大数据的快速发展,二代和三代半导体发展迅猛,全芯微湿法去胶设备销量快速增长,据相关资料统计已有800个腔体交付使用。

2023年中国招标投标公共服务平台数据统计,半导体单片去胶设备招标8台,全芯微中标2台,市占率约25%。

表1 2023年单片去胶设备公开招标情况

项目名称

中标企业

中标数量

厦门天马光电子有限公司剥离机

芝浦机电株式会社

1

中国电子科技集团公司第四十四研究所全自动剥离机

沈阳芯源微电子设备股份有限公司

1

南京新工投资集团有限责任公司所需高压剥离机及相关安装调试等服务项目

北京三吉世纪科技有限公司

1

中国电子科技集团公司第五十五研究所金属腐蚀系统、介质腐蚀系统、薄片甩干清洗机、高压剥离机项目

宁波润华全芯微电子设备有限公司

1

珠海天成先进半导体科技有限公司单片湿法去胶机

盛美半导体设备(上海)股份有限公司

1

成都辰显光电有限公司方片去胶剥离机

江苏福拉特自动化设备有限公司

1

联合微电子Liftoff去胶机

宁波润华全芯微电子设备有限公司

1

联合微电子中心有限责任公司湿法去胶机设备

沈阳芯源微电子设备股份有限公司

1

3,至纯科技

上海至纯洁净系统科技股份有限公司,是一家科技控股企业。旗下电子领域专业企业致力于为集成电路及泛半导体产业客户提供制程设备、高纯工艺系统和相关电子材料及专业服务;旗下生物领域企业致力于为生物制药、合成生物等产业提供生物反应、发酵系统、配液系统等核心装备,公司的经营战略确立为“关注核心工艺,服务关键制程”,“立志成为国内领先的工艺装备及材料提供商”,并代表本土品牌参与国际竞争。至纯科技具备28nm 及以上湿法去胶、刻蚀、清洗、刷洗等湿法工艺全系列的设备研发生产能力,覆盖先进制程逻辑电路、高密度存储、化合物半导体特色工艺等多个细分领域。

公司作为国内最大的高纯工艺系统支持设备供应商,有效改变了国外气体公司的垄断格局。公司旗下的至微科技是国内湿法设备的主要供应商之一,目前湿法设备在 28 纳米节点已经全覆盖,且全工艺机台均有订单,在更先进的制程节点上,也取得了部分工艺订单。公司的湿法设备应用于成熟制程的产品线拓展有序,在部分逻辑用户和第三代半导体用户的产线渗透率持续提高。

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