国产刻蚀设备-北方华创篇

2019年4月27日14:45:51国产刻蚀设备-北方华创篇已关闭评论 59 views

国产刻蚀设备-北方华创篇

国产刻蚀设备-北方华创篇

在晶圆制造的设备中,光刻机、刻蚀机(包含等离子刻蚀和湿法刻蚀)和薄膜沉积设备为最核心的三种设备。分别占整个晶圆制造环节的23%、30%、25%。

国产刻蚀设备-北方华创篇

图1 晶圆制造设备占比

要造出先进的集成电路,需要有1000多个工艺步骤,其中,刻蚀步骤最多可达100多个。等离子体刻蚀机是在芯片上进行微观雕刻,一台刻蚀机每年要刻百万万亿个又细又深的接触孔或者线条,仅以打孔为例,其直径是一根头发丝的几千分之一,加工精度、均匀性、重复性要达到几万分之一,一台刻蚀机每年要刻1018(百万万亿)个又细又深的接触孔或线条,而且合格率要达到99.99%。其挑战极限的难度之大可想而知。有人打了这样一个比方:从北京建一条连通上海的高铁,其轨道的高低误差不能超过1根头发丝。

另外,光刻机受光波波长的限制,不能加工15纳米以下的微观结构,就要靠等离子体刻蚀机和化学薄膜的多重模板刻蚀,加工出10纳米、7纳米,以至5纳米的微观结构。

等离子刻蚀设备,单价在400~500万美元以上,一个晶圆厂需要40-50台刻蚀机,按刻蚀材料,刻蚀机主要分为硅、介质和金属三类。行业龙头是Lam Research、TEL和AMAT,国产刻蚀机的生产主要有两家,中微半导体和北方华创。中微半导体的16nm刻蚀机已实现商业化量产,7-10nm刻蚀机设备已达到世界先进水平。北方华创可应用于14nm制程的硅刻蚀机也开始进入生产线验证。

下面主要介绍一下北方华创。

一、公司介绍

北京北方华创微电子装备有限公司(Beijing NAURA
Microelectronics Equipment Co.,Ltd.,简称“北方华创微电子”)的主营业务是由原七星电子的半导体装备相关业务与原北方微电子的全部业务整合而成。

七星电子成立于2001年9月,2010年3月在深圳证券交易所上市,是国内唯一集成电路装备上市公司,也是国家02科技重大科技专项的主要承担单位之一,清洗机、氧化炉、LPCVD(低气压化学气相沉积)、ALD(原子层沉积)和气体质量流量控制器(MFC)等多个项目获得了政府科研项目资助。目前,多种高端集成电路关键设备批量进入大生产线,取得了良好的使用效果。同时,七星电子作为国内电力电子芯片装备、光伏电池装备、平板显示装备的主要供应商,与国内外行业龙头客户形成了长期友好的合作关系。

北方微电子成立于2001年10月,是由北京电控集团联合七星集团、清华大学、北京大学、中科院微电子所和中科院光电技术研究所共同出资,由国内半导体高端管理技术人才和海外专家为核心团队创建的专注于高端集成电路装备业务的高技术公司。公司以生产销售高端集成电路装备为主业,重点发展刻蚀设备(Etch)、物理气相沉积设备(PVD)和化学气相沉积设备(CVD)三大类设备,广泛应用于集成电路制造、先进封装、半导体照明(LED)、微机电系统(MEMS)等领域。北方微电子自成立以来先后得到了国家科技部“十五”863集成电路制造装备重大项目及国家02科技重大专项的研发与产业化项目的科研资助。通过十余年的努力耕耘,已经发展成为中国大陆具有极强竞争力的高端微电子工艺装备制造企业,具有深厚的市场基础和良好的客户口碑。

重组后的北方华创微电子拥有中组部千人计划专家10人。产品涵盖:等离子刻蚀(Etch)、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、氧化/扩散、清洗、退火等半导体工艺装备;平板显示制造装备和气体质量流量控制器等核心零部件。涉及集成电路、先进封装、LED、MEMS、电力电子、平板显示、光伏电池等半导体相关领域,产品行销全国各地及东南亚、欧美,是国内覆盖领域最广、产品种类最多、建设规模最大、综合实力最强的半导体装备旗舰平台。

在集成电路领域,由公司自主研发的14nm等离子硅刻蚀机、单片退火系统、LPCVD已成功进入集成电路主流代工厂;28nm Hardmask PVD、Al-Pad PVD设备已率先进入国际供应链体系;12英寸清洗机累计流片量已突破60万片大关;深硅刻蚀设备也于去年一举告捷东南亚市场。这些丰硕的市场成果,标志着中国装备企业已经实现了集成电路装备制造技术的里程碑式跨越。

在先进封装领域,北方华创微电子开发的刻蚀机和PVD设备已在全球主要先进封装企业中得到了广泛应用。公司的先进封装PVD机台性能优异,在全球排名前三的CIS封装企业中稳居鳌头;所开发的TSV刻蚀设备在大陆地区最近几年的新增市场中亦实现了较高的市场占有率;同时应用于Bumping制程的Descum设备于2016年一经推出便收获了市场的积极关注……北方华创将始终紧跟市场需求,不断提供能够精准符合客户需求的卓越产品与优质服务。

在LED领域,ELEDE系列刻蚀机自2010年面市以来销售量已经超过两百余台,其中氮化镓刻蚀机在2014~2016连续三年新增市场占有率达到80%以上,出货量全球第一;PSS刻蚀机一直是全球主流PSS厂家的首选机台,目前为止国内规模最大的中图半导体公司已累计采购该机型近百台,对市场起到了有力的表率作用;自主开发的AlN缓冲层溅射设备,更是引领了全球LED行业技术发展趋势,在2016年实现 AlN Sputter的全球市场占有率第一,不仅在市场上取得了巨大成功,更是在技术上一举打破了多年来本土设备商只能处于追随状态的坚冰局面!而同样面向LED芯片制造的EPEE550系列PECVD自推向市场以来,一直保持着新增市场占有率80%以上的市场业绩,稳居市场首席。

面向目前高速增长的MEMS及新兴市场,北方华创微电子的深硅刻蚀设备,已批量销往多家科研机构及生产线,服务于微纳制造、光通信、化合物半导体、功率器件等多个新兴领域,客户安装量超过百台以上;应用于薄膜/厚膜硅外延的APCVD系统在2016年更是一举获得了硅外延市场头筹,斩获了客户大批采购订单。

在光伏制造领域,公司研发了国内首台应用于高效光伏电池生产的负压扩散炉,打破了国际技术垄断,获得了市场认可,目前已稳稳拔得市场头筹;研发的晶硅电池线的大部分关键生产设备如在线湿法刻蚀机、槽式单晶制绒机、卧式扩散炉、PECVD等设备均已实现了进口替代。

在平板显示领域,北方华创微电子公司是国内TFT-LCD生产线的骨干设备供应商,多种产品在客户G5至G10.5各个世代TFT-LCD生产线及OLED生产线上批量应用;CELL段的ODF工艺紫外固化炉UV Cure以及Cutting工艺的Grind
Cleaner等设备均在各世代生产线占据重要份额。

此外,北方华创微电子公司在气体流量测量和控制方面亦拥有多项关键技术优势,气体质量流量控制器(MFC)产品行销欧美,在国内市场中始终占第一品牌的行业地位。

在为半导体领域客户打造的产品蓝图中,新技术、新产品、新工艺代代更迭、生生不息。正如“北方华创”品牌的英文名称——“NAURA”所寓意的,“北方华创”的明星产品如浩瀚星辰般在半导体宇宙中璀璨闪耀。

二、领导团队

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赵晋荣

赵晋荣先生现任北方华创科技集团股份有限公司第六届董事会董事、总裁、首席执行官,并兼任北京北方华创微电子装备有限公司董事、总裁。

曾任北京建中机器厂生产副厂长、总工程师、常务副厂长,北京七星华创电子股份有限公司副总经理,北京晨晶电子有限公司董事长,北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司副总经理、总经理,北京七星华创电子股份有限公司总经理。

硕士,教授级高级工程师,中国电子专用设备工业协会理事长,北京电子学会副理事长,国家02科技重大专项总体专家组特聘专家,国际半导体设备与材料行业协会(SEMI)中国智能制造技术委员会执行主席,中国机器人产业技术创新战略联盟副理事长,中国IGBT技术创新与产业联盟副理事长,2014年入选国家百千万人才工程,2015年被评为享受国务院政府特殊津贴人员。

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张国铭

北方华创科技集团股份有限公司高级副总裁、首席战略官

张国铭先生现任北方华创科技集团股份有限公司高级副总裁、首席战略官,并兼任北京北方华创微电子装备有限公司董事、副总裁,北京七星华创流量计有限公司董事长,北京七星华创集成电路装备有限公司董事长。

曾任北京建中机器厂总工程师、副厂长,北京七星华创电子股份有限公司微电子设备分公司总经理,北京七星华创电子股份有限公司副总经理。

硕士,高级工程师,国际SEMI协会全球董事会董事,国家02科技重大专项总体专家组专家,科技部“十三五”重点专项先进制造专家组专家,SEMI中国半导体设备及材料委员会主席,国家集成电路产业投资基金股份有限公司投资审核委员会委员,北京电子制造装备行业协会秘书长。

三、产品

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北京北方华创微电子装备有限公司是北方华创集团四大主营业务之一。可以看到其半导体设备不仅包括刻蚀、PVD、CVD还有清洗、炉管、UV等一系列产品。产品种类非常之多,业务覆盖范围非常之广,这在半导体设备行业也是非常少见的。

如此之多的产品,做的好会是遍地开花,但也会导致公司无法聚焦,难以实现突破。

公司的刻蚀产品主要包括:

1. 集成电路领域

(1) NMC508M
8英寸铝金属刻蚀机

NMC508M 8英寸铝金属刻蚀机是应用于0.11-0.35um制程集成电路金属互连线刻蚀工艺的干法刻蚀机。

(2)NMC508C
8英寸硅刻蚀机

NMC508C 8英寸硅刻蚀机是应用于0.11-0.35um制程集成电路(多晶硅栅极和浅沟槽隔离等)硅刻蚀工艺的干法刻蚀机。

(3)NMC612C
12英寸硅刻蚀机

NMC612C 12英寸硅刻蚀机是应用于90-40nm制程集成电路浅沟槽隔离刻蚀和多晶硅栅极刻蚀的干法刻蚀设备。

(4)NMC612D
12英寸硅刻蚀机

NMC612D 12英寸硅刻蚀机是应用于28-14nm制程集成电路的干法刻蚀设备,用于FinFET,STI和Gate刻蚀工艺。

(5)NMC612M
12英寸氮化钛金属硬掩膜刻蚀机

NMC612M用于28-14nm IC金属刻蚀设备,用于TiN金属硬掩膜,高密度铝线,铝布线连接点等金属刻蚀工艺。

2. 先进封装

(1)HSE系列等离子刻蚀机

HSE系列刻蚀机是应用于8-12英寸先进封装和8英寸及以下MEMS领域深硅刻蚀工艺的干法刻蚀机。

(2)GDE系列等离子刻蚀机

GDE系列刻蚀机是应用于8-12英寸先进封装和8英寸及以下光通信、SiC功率器件领域介质刻蚀工艺的干法刻蚀机。

(3)BMD
P230 等离子去胶机

BMD P230等离子去胶机是应用于8-12英寸先进封装领域表面去胶及表面活化等Descum工艺的设备。

3. 科研设备

(1)GSE200
系列等离子刻蚀机

GSE系列刻蚀机是应用于8英寸及以下III-V族半导体、失效分析和研发等领域多种材料刻蚀工艺的干法刻蚀机。

4. 微机电系统

(1)HSE系列等离子刻蚀机

HSE系列刻蚀机是应用于8-12英寸先进封装和8英寸及以下MEMS领域深硅刻蚀工艺的干法刻蚀机。

5. 半导体照明

(1)ELEDE®
380G+/G380C刻蚀机

ELEDE 380系列刻蚀机是LED领域标杆产品,满足多种材料刻蚀要求,市占率90%。

(2)ELEDE®
380E PSS刻蚀机

ELEDE® 380E PSS刻蚀机是应用于LED领域图形化蓝宝石衬底刻蚀的干法刻蚀设备。

6. 功率器件

(1)DSE200系列等离子刻蚀机

DSE系列刻蚀机是应用于8英寸及以下硅基功率器件领域深硅刻蚀工艺的干法刻蚀机。

(2)GDE系列等离子刻蚀机

GDE系列刻蚀机是应用于8-12英寸先进封装和8英寸及以下光通信、SiC功率器件领域介质刻蚀工艺的干法刻蚀机。

(3)GSE200
系列等离子刻蚀机

GSE系列刻蚀机是应用于8英寸及以下III-V族半导体、失效分析和研发等领域多种材料刻蚀工艺的干法刻蚀机。

(4)NMC508DTE
8英寸硅深槽刻蚀机

广泛应用在功率器件产业,用于IGBT、MOSFET及Super Junction中的Deep Trench刻蚀

7. 平板显示

(1)NMC612G
12英寸刻蚀机

NMC612G 12英寸刻蚀机是应用于Micro OLED微显示领域Si、Oxide、Metal刻蚀的干法刻蚀设备

8. 光通信器件

GDE系列刻蚀机是应用于8-12英寸先进封装和8英寸及以下光通信、SiC功率器件领域介质刻蚀工艺的干法刻蚀机。

四、市场销售

公司的刻蚀产品涵盖了集成电路、先进封装、科研设备、微机电系统、半导体照明、功率器件、平板显示、光通讯器件等众多领域。

2015年12月26日,七星电子(002371)今日发布重大资产重组方案,公司拟作价9.3亿元揽入北方微电子100%股权,同时配套融资9.3亿元,其中国家集成电路基金(简称“大基金”)将认购超六成。大基金持股占总股份比例7.5%。

2017年集团销售收入22.3亿元,利润1.96亿。其中半导体设备销售收入11.34亿元,占集团整体业务的51%。刻蚀设备是公司成立以来的第一个产品,应该也是其销售收入的重头戏。但考虑到公司有Etch、PVD、CVD、炉管、清洗机等众多产品,刻蚀产品的销售收入是低于6亿元的。

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(1)半导体设备额收入增速接近40%,这个速度是惊人的,意味着两年翻一番。

(2)集成电路领域占有90%左右的刻蚀市场,是最重要的应用。按照材料来分为硅刻蚀机、介质刻蚀机和金属刻蚀机。北方华创在硅刻蚀和金属刻蚀领域都有所涉足。

北方华创2003年启动硅刻蚀机研制,在国家02专项的支持下,不断实现突破。目前已经成功进入了中芯国际、华力、武汉新芯等国内主流FAB,并实现了量产。2016年研发出了 14nm 工艺的硅刻蚀机,目前正在客户现场14nm 工艺上验证使用。

2017 年11月,研发的中国首台适用于8 英寸晶圆的金属刻蚀机成功搬入中芯国际的产线。同时也推出了12寸TiN硬掩膜刻蚀机,可以用于28nm以下制程。

(3)在半导体照明领域,北方华创刻蚀机的市场占有率相当高,占有90%以上GaN刻蚀和50%PSS刻蚀市场。刻蚀设备销售已经超过200台,产品成功进入三安、德豪、华灿和台湾晶电等大厂。国产设备的进入,极大的帮助LED厂商降低了生产成本。

五、小结

北方华创是一家本土半导体公司,高管也主要来自国内原七星系统。在02专项的支持下,公司开展了Etch、PVD、CVD三大领域设备的研发。刻蚀设备做为公司的主打产品,在集成电路领域进入了14nm技术代,但总体市场销售和占有率还很低,需要继续努力。在半导体照明领域,北方华创刻蚀设备已经成为行业内首选,在国内有极高的市场占有率。

在国际市场上开拓不足,目前仅有少量产品进入了台湾地区,所有的客户仍以国内客户为主。要想持续做大、做强,国际市场的开拓是必不可少的。

weinxin
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