半导体工艺控制设备行业研究：国产化率不足5％.docx资源-CSDN文库

版权申诉

201 浏览量 2023-10-01 01:16:44 上传评论收藏 305KB DOCX 举报

资源推荐

资源详情

资源评论

半导体工艺控制设备行业研究：国产化率不足 5％

1.半导体工艺控制设备：芯片良率的关键，千种零部件技术壁垒高

半导体工艺控制设备对芯片良率至关重要，随着制程微缩需求倍增。主流半导体制程正从 28/14nm 向 10/7/5/3nm 发展，三维

FinFET 晶体管、3D NAND 等新技术亦逐渐成为目前行业内主流技术。随着技术的进步发展，集成电路前道制程的步骤越来越多，

工艺也更加复杂。28nm 工艺节点的工艺步骤有数百道工序，由于采用多层套刻技术，14nm 及以下节点工艺步骤增加至近千

道工序。根据 Yole 的统计，工艺节点每缩减一代，工艺中产生的致命缺陷数量会增加 50%，因此每一道工序的良品率都要保

持在非常高的水平才能保证最终的良品率。当工序超过 500 道时，只有保证每一道工序的良品率都超过 99.99%，最终的良品

率方可超过 95%；当单道工序的良品率下降至 99.98%时，最终的总良品率会下降至约 90%，因此，制造过程中对工艺窗口

的挑战要求几乎“零缺陷”。检测和量测环节贯穿制造全过程，是保证芯片生产良品率非常关键的环节。随着制程越来越先进、

工艺环节不断增加，行业发展对工艺控制水平提出了更高的要求，制造过程中检测设备与量测设备的需求量将倍增。

半导体工艺控制设备主要包括“面向晶圆制造的前道检测”和“面向先进封装的中道检测”。传统的集成电路工艺主要分为前道和后

道，随着集成电路行业的不断发展进步，后道封装技术向晶圆级封装发展，从而衍生出先进封装工艺。先进封装工艺指在未切

割的晶圆表面通过制程工艺以实现高密度的引脚接触，实现系统级封装以及 2.5/3D 等集成度更高、尺度更小的器件的生产制

造。因此，集成电路工艺进一步细分为前道制程、中道先进封装和后道封装测试；贯穿于集成电路领域生产过程的质量控制环

节进一步可分为前道检测、中道检测和后道测试。前道检测主要是针对光刻、刻蚀、薄膜沉积、清洗、CMP 等每个工艺环节

的质量控制的检测；中道检测面向先进封装环节，主要为针对重布线结构、凸点与硅通孔等环节的质量控制；后道测试主要是

利用电学对芯片进行功能和电参数测试，主要包括晶圆测试和成品测试两个环节。我们本文所谈论的半导体检测和量测设备主

要包括面向晶圆制造环节的前道检测和面向先进封装环节的中道检测两大部分。

1.1.技术壁垒：75%基于光学检测技术，19%应用电子束技术

从技术原理上看，检测和量测包括光学检测技术、电子束检测技术和 X 光量测技术等。目前，在所有半导体检测和量测设备

中，应用光学检测技术的设备占多数。光学检测技术、电子束检测技术和 X 光量测技术的差异主要体现在检测精度、检测速

度及应用场景上。根据 VLSI Research 和 QY Research 的报告，2020 年全球半导体检测和量测设备市场中，应用光学检测技

术、电子束检测技术及 X 光量测技术的设备市场份额占比分别为 75.2%、18.7%及 2.2%，应用光学检测技术的设备占比具有领

先优势，电子束检测技术亦具有一定的市场份额。

光学检测：检测速度快，比电子束快 1000 倍以上。光学检测技术基于光学原理，通过对光信号进行计算分析以获得检测结果，

光学检测技术对晶圆的非接触检测模式使其具有对晶圆本身的破坏性极小的优势；通过对晶圆进行批量、快速的检测，能够满

足晶圆制造商对吞吐能力的要求。在生产过程中，晶圆表面杂质颗粒、图案缺陷等问题的检测和晶圆薄膜厚度、关键尺寸、

套刻精度、表面形貌的测量均需用到光学检测技术。电子束检测：电子束波长比光波短，因而检测精度高，目前主要用于电子

束缺陷检测和电子束缺陷复查。电子束检测技术是指通过聚焦电子束至某一探测点，逐点扫描晶圆表面产生图像以获得检测

结果。电子束的波长远短于光的波长，而波长越短，精度越高。因此，电子束检测技术的相对低速度导致其应用场景主要在对

吞吐量要求较低的环节，如纳米量级尺度缺陷的复查，部分关键区域的表面尺度量测以及部分关键区域的抽检等。

X 光量测技术：用于特定金属成分测量和超薄膜测量等领域，应用场景相对较窄。

在实际应用中，光学与电子束技术经常互补配合使用，即当光学技术检测到缺陷后，用电子束重访已检测到的缺陷，对部分关

键区域表面尺度量测的抽检和复查，确保设备检测的精度和速度。两种技术之间存在优势互补的情况。

1.2.发展趋势：软硬件结合，向高速/高精度/高吞吐量方向发展

半导体质量控制设备是晶圆厂的主要投资支出之一，设备的性价比是其选购时的重要考虑因素。质量控制设备检测速度和吞吐

量的提升将有效降低集成电路制造厂商的平均晶圆检测成本，从而实现降本增效。因此，检测速度和吞吐量更高的检测和量测

设备可帮助下游客户更好地控制企业成本，提高良品率。总体上，集成电路检测和量测技术的发展呈现出以下趋势：随着集成

电路器件物理尺度的缩小，需要检测的缺陷尺度和测量的物理尺度也在不断缩小；随着集成电路器件逐渐向三维结构发展，

对于缺陷检测和尺度测量的要求也从二维平面中的检测逐渐拓展到三维空间的检测。为满足检测和量测技术向高速度、高灵敏

度、高准确度、高重复性、高性价比的发展趋势和要求，行业内进行了许多技术改进，例如增强照明的光强、光谱范围延展至

DUV 波段、提高光学系统的数值孔径、增加照明和采集的光学模式、扩大光学算法和光学仿真在检测和量测领域的应用等，未

来随着集成电路制造技术的不断提升，相应的检测和量测技术水平也将持续提高。

1.2.1.硬件：千种零部件，运动控制/光学系统是关键

半导体工艺控制设备作为贯穿晶圆制造全过程、不可或缺的质量控制设备，涉及光学、物理学、机械学、算法等多领域学

科，，对设备供应商的技术实力和跨学科技术资源的整合能力有较高要求。硬件层面，设备涉及的零部件种类和型号繁多，不

同型号和规格的零部件数量高达上千种。按大类来看，主要可分为六大类：运动与控制系统类、光学类、电气类、机械加工

件、机械标准件及其他部件；其中，运动与控制系统类和光学类零部件为半导体量检测设备核心零部件。

半导体量检测设备厂商对于标准零部件通常采用向供应商直采的模式，而部分关键零部件则由公司设计并由供应商按照设计要

求的规格制造。从中科飞测近年供应商来看，运动与控制类零部件主要供应商包括日本的 Rorze、韩国 Soonhan、华卓精科、

美国 AEROTECH、美国 Brooks、北京锐洁机器人等；光学类零部件供应商主要为美国相干公司、日本滨松光子学等。行业部

分关键零部件仍主要依赖美日厂商，国产化程度仍相对偏低。

采用更短波长光源、使用更大数值孔径光学系统提高光学分辨率。随着 DUV、EUV 光刻技术的不断发展，集成电路工艺节点不

断升级，对检测技术的空间分辨精度也提出了更高要求。目前最先进的检测和量测设备所使用的光源波长已包含 DUV 波段，能

够稳定地检测到小于 14nm 的晶圆缺陷，并且能够实现 0.003nm 的膜厚测量重复性。检测系统光源波长下限进一步减小和波

长范围进一步拓宽是光学检测技术发展的重要趋势之一。此外，提高光学系统的数值孔径也是提升光学分辨率的另一个突破方

向，以图形晶圆缺陷检测设备为例，光学系统的最大数值孔径已达到 0.95，探测器每个像元对应的晶圆表面的物方平面尺寸最

小已小于 30nm。未来，为满足更小关键尺寸的晶圆上的缺陷检测，必须使用更短波长的光源，以及使用更大数值孔径的光学

系统，才能进一步提高光学分辨率。

1.2.2.软件：大数据检测算法和软件重要性凸显

达到或接近光学系统极限分辨率的情况下，最新的光学检测技术已不再简单地依靠解析晶圆的图像来捕捉其缺陷，而需结合深

度的图像信号处理软件和算法，在有限的信噪比图像中寻找微弱的异常信号。晶圆检测和量测的算法专业性很强，检测和量测

设备对于检测速度和精度要求非常高，且设备从研发到产业化的周期较长。因此，目前市场上没有可以直接使用的软件。业

内企业均在自己的检测和量测设备上自行研制开发算法和软件，未来对检测和量测设备相关算法软件的要求会越来越高。

2.细分赛道：缺陷检测占比 62.6%，量测占比 33.5%

工艺目的上看，半导体工艺控制设备设备=检测+量测。应用于前道制程和先进封装的质量控制根据工艺可细分为检测（Inspection）

和量测（Metrology）两大环节。检测指在晶圆表面上或电路结构中，检测其是否出现异质情况，如颗粒污染、表面划伤、开短

剩余14页未读，继续阅读

评论收藏

内容反馈

版权申诉

产品经理自我修养

粉丝: 231
资源: 7710

半导体工艺控制设备行业研究：国产化率不足5％.docx

企业数字化转型：数字化成熟度评估模型.docx

科技巨头数据对比：苹果市值超过谷歌80%.docx

谷歌收购摩托罗拉移动内幕：1天内提价33%.docx

北京西单友谊集团：商业信息化建设及应用.docx

网络安全行业专题报告：SASE,重塑网安行业格局.docx

图片导购网站的惊人数据：点击率高达7%.docx

【数字化转型】破解企业数字化增长难题的锦囊妙计：知己知彼与和而不同 (2).docx

半导体掩膜版行业分析：光刻蓝本，国产蓄力.docx

Facebook电子商务报告详文：转化率2%到4%.docx

湿电子化学品行业研究：高端产品国产进程有望加速.docx

深度：国产嵌入式操作系统发展思考.docx

携程艺龙财报对比：携程净利率27% 艺龙6%.docx

漫谈CRM体系化建设5：CRM体系化解决方案.docx

华为：流程固化、组织云化.docx

稀土行业研究：供给扰动，需求可期.docx

工业软件行业研究：美国经验与中国借鉴0001.docx

光芯片行业研究：AI时代“芯”核心.docx

相关实用应用程序（Windows可用）

ChatGPT使用总结：150个ChatGPT提示词模板（完整版）

李飞飞自传 我看见的世界 The World I see

chromedriver-win64.zip

全国计算机二级WPSoffice精选350道选择题题库（含答案）.pdf

哈尔滨工业大学-ChatGPT调研报告-2023.3.6-94页.pdf

智联招聘：2024年大学生就业力调研报告.pdf

4个亲测好用的ChatGPT4渠道

seata的部署和集成.pdf

药物管理系统的设计与开发

第十九届研电赛-技术论文模板

最新资源

李飞飞自传我看见的世界 The World I see