半导体行业专题报告：刻蚀工艺双子星大马士革&极高深宽比-230511.pdf

1、分析师：吴文吉登记编号：S1220521120003刻蚀工艺双子星：大马士革&极高深宽比证券研究报告半导体行业/专题报告2023年5月11日投资要点刻蚀概览：刻蚀是半导体器件制造中选择性地移除沉积层特定部分的工艺。在半导体器件的整个制造过程中，刻蚀步骤多达上百个，是半导体制造中最常用的工艺之一。刻蚀工艺可分为干法刻蚀和湿法刻蚀。目前应用主要以干法刻蚀为主，市场占比90%以上。湿法刻蚀在小尺寸及复杂结构应用中具有局限性，目前主要用于干法刻蚀后残留物的清洗。根据作用原理，干法刻蚀可分为物理刻蚀（离子铣刻蚀）和化学刻蚀（等离子刻蚀）。根据被刻蚀的材料类型，干法刻蚀则可分为金属刻蚀、介质刻蚀与硅刻蚀，

2、介质刻蚀、硅刻蚀广泛应用于逻辑、存储器等芯片制造中，合计占九成以上市场规模。刻蚀关键工艺：大马士革&极高深宽比新电子材料的集成和加工器件尺寸的不断缩小为刻蚀设备带来了新的技术挑战，同时对性能的要求（刻蚀均匀性、稳定性和可靠性）越来越高。分别从逻辑器件和存储器件的技术演进路线看刻蚀工艺应用：在28纳米及以下的逻辑器件生产工艺中，一体化大马士革刻蚀工艺，需要一次完成通孔和沟槽的刻蚀，是技术要求最高、市场占有率最大的刻蚀工艺之一。存储器件2D到3D的结构转变使等离子体刻蚀成为最关键的加工步骤。在存储器件中，极高深宽比刻蚀是最为困难和关键的工艺，是在多种膜结构上，刻蚀出极高深宽比（40:1）的深孔/深

3、槽。刻蚀设备市场情况：微缩化+3D化，推动刻蚀用量增加；根据Gartner统计，2022年全球刻蚀设备占晶圆制造设备价值量约22%，约230亿美元市场规模。刻蚀设备呈现日美厂商头部集中、中国厂商崛起的竞争格局。相关标的：刻蚀设备：北方华创，中微公司，屹唐股份（未上市）；零部件：富创精密，江丰电子，新莱应材，英杰电气，国力股份，华卓精科（未上市）风险提示：1）下游扩产不及预期；2）技术发展不及预期；3）零部件短缺影响出货；4）贸易争端风险。资料来源：Gartner，SEMI，slidesplayer，国际电子商情，中微公司公告，中微公司官网，华经情报网，前瞻产业研究院，方正证券研究所整理25Xk

4、ZYZnV9YFZlYZYkWfW6MbPbRsQnNoMnOeRqQtOeRoPoM8OqRrRvPtPmOxNtQoN刻蚀概览1刻蚀设备厂商23刻蚀分类&工艺对比刻蚀关键工艺：大马士革&极高深宽比刻蚀设备市场情况目录北方华创中微公司屹唐股份（未上市）刻蚀：将掩膜版上的电路图印射到晶圆上4资料来源：ASML，方正证券研究所整理刻蚀用刻蚀材料（如气体）将显影阶段印射出来的图形刻蚀成3D结构。光刻光通过光掩膜版射到晶圆上。当涂胶层暴露在光照下，会产生化学反应将光掩膜版上的图案印到晶圆上。晶圆制造工艺循环图刻蚀工艺：90%以上为干法刻蚀资料来源：方正证券研究所整理 刻蚀是利用化学或者物理的方法将晶

5、圆表面附着的不必要的材质进行去除的过程。刻蚀工艺可分为干法刻蚀和湿法刻蚀。目前应用主要以干法刻蚀为主，市场占比90%以上。湿法刻蚀在小尺寸及复杂结构应用中具有局限性，目前主要用于干法刻蚀后残留物的清洗。湿法刻蚀可分为化学刻蚀和电解刻蚀。根据作用原理，干法刻蚀可分为物理刻蚀(离子铣刻蚀)和化学刻蚀(等离子刻蚀)。根据被刻蚀的材料类型，干法刻蚀则可分为金属刻蚀、介质刻蚀与硅刻蚀。刻蚀物理刻蚀湿法刻蚀干法刻蚀化学刻蚀化学刻蚀电解刻蚀金属刻蚀介质刻蚀硅刻蚀图表：刻蚀分类图表：湿法刻蚀与干法刻蚀市场占比干法刻蚀,90%湿法刻蚀,10%5刻蚀工艺对比：湿法刻蚀 VS 物理刻蚀 VS 化学刻蚀资料来源：sl

6、idesplayer，阿尔法经济研究，方正证券研究所整理 目前应用中，湿法刻蚀和物理刻蚀主要用于清洗。纯化学刻蚀用于光刻胶等介质材料的去除。器件主要部分的刻蚀主要采用物理化学混合的反应离子刻蚀，其中又以等离子体干法刻蚀为主导。图表：工艺指标对比工艺湿法刻蚀干法刻蚀实现方式化学试剂腐蚀物理方法(物理离子溅射)化学方法(活性元素化学反应)物理化学混合主要设备硅片刻蚀机物理离子溅射刻蚀去胶机反应离子刻蚀应用氧化硅去除、湿法化学剥离表面清洗光刻胶去除、氧化硅去除、掩模氧化层去除等孔、槽等各种形状的硅、氧化物及金属材料等刻蚀刻蚀速率慢快慢适中刻蚀剖面各向同性各向异性各向同性各向异性线宽控制能力很差好很差