光刻机、刻蚀机、离子注入机解读PPT课件

光刻机、刻蚀机、离子注入机解读集成电路设备产业链示意图目录/contents010203光刻机刻蚀机离子注入机04全球半导体设备制造商发展概况PART1光刻机PART1.1光刻机原理在半导体基材上（硅片）表面匀胶，将掩模版上的图形转移光刻胶上，把器件或电路结构临时“复制”到硅片上。PART1.2光刻机简介PART1.3光刻机的分类及优劣势接触光刻机掩膜版与光刻胶接触优势：设备价格便宜，分辨率适中，大于0.5微米，受限于光刻胶的厚度。劣势：掩膜版受损，污染物直接成像在硅片上，硅片翘曲导致成像不均匀。PART1.3光刻机的分类及优劣势接近光刻机掩膜版与光刻胶接近但不接触优势：设备价格便宜，可以避免与光刻胶直接接触而引起的掩膜板损伤。劣势：衍射效应限制图像转移精度，比接触式的方法分辨率低。PART1.3光刻机的分类及优劣势投影光刻机分为步进重复和步进扫描两种，掩膜版图像以缩小倍率投影成像在硅片上。优势：分辨率高，14纳米、掩膜版无损耗，污染物缩小在硅片上，影响小。劣势：设备非常昂贵，系统及其复杂。PART1.3光刻机的分类及优劣势三束直写光刻机：激光直写、电子束直写、离子束直写光刻机优势：无需制作昂贵的掩膜版，用于实验研究，灵活性高，分辨率高。劣势：生产效率极低，无法用于规模化生产。PART1.3光刻机的分类及优劣势沉浸式光刻机在传统的光刻技术中，其镜头与光刻胶之间的介质是空气，而所谓浸入式技术是将空气介质换成液体。实际上，浸入式技术利用光通过液体介质后光源波长缩短来提高分辨率，其缩短的倍率即为液体介质的折射率。PART2.3能源供应丰裕光刻机是所有集成电路生产设备中最关键、最昂贵的设备，占一条半导体生产线设备成本的近40%。目前掩膜版光刻设备长期被美、日、欧等国少数几家设备制造商所掌握，垄断着这些设备在市场上的份额和应用。PART1.4光刻机的发展及市场组成PART1.4光刻机的发展及市场组成PART1.5国内外光刻机生产企业国际：荷兰阿斯麦（ASML）公司、日本尼康公司、日本Canon公司、美国ABM公司、德国SUSS公司、美国MYCRO公司。国内：上海微电子装备有限公司（SMEE)、中国电子科技集团第四十八所、中国电子科技集团第四十五所。PART1.3光刻机的分类及优劣势荷兰阿斯麦（ASML）公司总部位于荷兰的ASML公司是全球光刻设备市场的领导者，在全球15个国家设有60个办事处。高科技集成电路芯片制造商均使用ASML光刻设备。许多时尚电子产品，如iPhone、电视及导航仪等，均采用ASML设备生产的芯片。主要客户是Intel，Samsung，Hynix，TSMC等世界十大半导体厂商。PART1.5国内外光刻机生产企业PART1.3光刻机的分类及优劣势荷兰阿斯麦（ASML）公司目前市场上提供量产商用的光刻机厂商主要有三家：ASML,尼康(Nikon)，佳能(Canon)。在中高端光刻机市场，ASML占据大约60%的市场份额。而最高端市场（如沉浸式光刻机、EUV光刻机），ASML大约目前占据80%的市场份额。PART1.5国内外光刻机生产企业PART1.3光刻机的分类及优劣势上海微电子装备有限公司上海微电子装备有限公司于2002年在上海成立，公司主要致力于大规模工业生产的投影光刻机研发、生产、销售与服务。该公司现已成为世界上继欧洲和日本3家光刻机公司之后，第4家掌握高端光刻机系统设计与系统集成测试技术的公司。公司产品可广泛应用于IC制造与先进封装、MEMS、3D-TSV、TFT-OLED等领域 PART1.5国内外光刻机生产企业PART2刻蚀机PART2.1刻蚀机的原理所谓刻蚀，实际上狭义理解就是光刻腐蚀，先通过光刻将光刻胶进行光刻曝光处理，然后通过其它方式实现腐蚀处理掉所需除去的部分。随着微制造工艺的发展；广义上来讲，刻蚀成了通过溶液、反应离子或其它机械方式来剥离、去除的一种统称，成为微加工制造的一种普适叫法。PART2.2刻蚀机的分类湿法刻蚀机：把硅片浸泡在一定的化学试剂或试剂溶液中，使没有被抗蚀剂掩蔽的那一部分薄膜表面与试剂发生化学反应而被除去。PART2.1地理位置优越PART2.2刻蚀机的分类湿法刻蚀机优点：操作简便;对设备要求低;易于实现大批量生产;刻蚀的选择性好。缺点：钻刻严重、对图形的控制性较差，不能用于小的特征尺寸；会产生大量的化学废液PART2.2刻蚀机的分类干法刻蚀机是用等离子体进行薄膜刻蚀的设备。•当气体以等离子形式存在时，离子体中的这些气体化学活性比常态下的要强很多，根据被刻蚀材料的不同，选择合适的气体，就可以更快的与材料进行反应。•利用电场对等离子体进行引导和加速，使其具备一定的能量，当其轰击被刻蚀的表面时，会被刻蚀物材料的原子击出，从而实现刻蚀的目的。PART2.2刻蚀机的分类优势：各向异性好，选择性高，可控性、灵活性、重复性好，细线条操作安全，易实现自动化，无化学废液，处理过程未引入污染，洁净度高。劣势：成本高，设备复杂。PART2.2刻蚀机的分类干法刻蚀机又分为三种:物理性刻蚀机、化学性刻蚀机、物理化学性刻蚀机。物理性刻蚀又称为溅射刻蚀，原理是靠能量的轰击打出原子。优势：方向性强，各向异性刻蚀。劣势：不能进行选择性刻蚀。PART2.2刻蚀机的分类化学性刻蚀利用等离子体中的化学活性原子团与被刻蚀材料发生化学反应，从而实现刻蚀目的。优势：选择性好劣势：各向异性差PART2.2刻蚀机的分类物理化学性刻蚀：人们对这两种极端过程进行折中，得到目前广泛应用的一些物理化学性刻蚀技术，是通过活性离子对衬底的物理轰击和化学反应双重作用刻蚀。优势：各向异性好、选择性好劣势：成本高，设备复杂PART2.2刻蚀机的分类等离子体刻蚀机：一般包括等离子发生器，真空室，和电极。其工作原理是用等离子体中的自由基去轰击或溅射被刻蚀材料的表面分子，形成易挥发物质，从而实现刻蚀的目的。PART2.3国内外刻蚀机生产企业国际：美国应用材料公司、日本东京电子、美国科磊、美国泛林半导体国内：中微半导体、北方微电子、北京七星华创电子有限公司PART2.3国内外刻蚀机生产企业美国应用材料公司应用材料公司是全球最大的半导体生产设备和高科技技术服务企业，为财富500强全球化发展增长型企业之一。该公司连续数十年在半导体生产设备领域独占鳌头，是第一家进入中国的外资芯片制造设备公司。主要产品有刻蚀机、气相沉积设备、离子注入机、表面处理设备等。PART2.3国内外刻蚀机生产企业上海中微半导体上海中微半导体位于上海市浦东区，是一家面向全球的微观加工高端设备公司。目前中微刻蚀设备已成功打入国际市场，进入亚洲８家海外客户的生产线。现在，中微的最新一代刻蚀设备已经瞄准了超先进性、高复杂度的22纳米及以上的芯片刻蚀加工。PART3离子注入机PART3.1离子注入机的概念离子注入机是集成电路制造前工序中的关键设备，离子注入是对半导体表面附近区域进行掺杂的技术，其目的是改变半导体的载流子浓度和导电类型。PART3.2离子注入机的构造离子注入机由离子源、质量器、加速器、四级透镜、扫描系统和靶室组成，可以根据实际需要省去次要部位。离子源离子源的任务是提供所需的杂质离子。在合适的气压下，使含有杂质的气体受到电子碰撞而电离。质量分析器从离子源吸取的离子中除了需要杂质离子外，还会有其它离子。因此，需对从离子源出来的离子进行筛选。四级透镜通过对电极的连续加速，对离子进行电场加速，增大能量聚焦器，将离子束聚集起来，效益高，确保注入剂量的均匀性加速器扫描系统离子束是一条线状高速离子流，必须通过扫描覆盖整个注入区。靶室是wafer接受离子注入的地方，系统需要完成Wafer的承载与冷却、正离子的中和、离子束流量检测等功能。纯净掺杂衬底温度可自由选择大面积均匀注入离子注入掺杂深度小PART3.3离子注入机的特点注入离子的浓度和深度分布精确可控PART3.4国内外离子注入机生产企业国际：美国维利安半导体设备公司、美国CHA公司、美国AMAT公司国内：北京中科信电子装备有限公司、中国电子科技集团第四十八所。PART3.4国内外离子注入机生产企业北京中科信电子装备有限公司主要从事离子注入机、快速退火炉等装备研发和制造以及太阳能电池片及组件生产,承担国家"十一五"02专项12英寸90-65nm大角度离子注入机研发及产业化项目及"十二五"12英寸45-22nm低能大束流离子注入机研发及产业化项目。100nm大角度离子注入机项目的成功实现了国产离子注入机制8英寸100nm技术的跨越。PART4全球半导体设备制造商发展概况PART4全球半导体设备制造商发展概况从全球范围看，美国、日本、荷兰等国家是世界半导体装备制造的三大强国，全球知名的半导体设备制造商主要集中在上述国家。2014年世界前十大半导体设备生产商中，有美国企业4家，日本企业5家，荷兰企业1家，其中美国应用材料公司以220亿美元的销售额位居第一，荷兰阿斯麦（ASML）以200亿美元的销售额位居全球第二，美国泛林半导体以170亿美金的销售额，位列全球第三。PART4全球半导体设备制造商发展概况从企业主要的半导体设备产品看，美国主要控制等离子刻蚀设备、离子注入机、薄膜沉积设备、掩膜板制造设备、检测设备、测试设备、表面处理设备等，日本则主要控制光刻机、刻蚀设备、单晶圆沉积设备、晶圆清洗设备、涂胶机/显影机、退火设备、检测设备、测试设备、氧化设备等，而荷兰则在高端光刻机、外延反应器、垂直扩散炉等领域处于领导地位。谢谢观看PPT文档内容仅供参考