,#,正文目录,第一部分,：,半,导,体设备是,行,业,基,石，国内,企,业,即,将迎来历,史,转,折期,第二部分,：,芯,片,制造工艺,流,程,拆,分：薄膜,工,艺,介,绍及国内,外,龙,头,对比分,析,第三部分,：,芯,片,制造工艺,流,程,拆,分：刻蚀,工,艺,介,绍及国内,外,龙,头,对比分,析,第四部分,：,芯,片,制造工艺,流,程,拆,分：光刻,工,艺,介,绍及国内,外,龙,头,对比分,析,第五部分,：,芯,片,制造工艺,流,程,拆,分：清洗,工,艺,介,绍及国内,外,龙,头,对比分,析,第六部分,：,国,产,设备企业,介绍,82,正文目录第一部分：半导体设备是行业基石，国内企业即将迎来历史,5.1,集成电路中的清洗工艺简介,半导体,清,洗是贯穿整个晶圆制,造,过程的重要工艺环,节,，,清洗工艺好坏是提升良率,的,关键,。,随,着尺寸缩小、结构复,杂,化，芯片对杂质含量,的,敏感度也,相应,提,高,，,直,接,影,响到,产品,良,率,，,每,降,低,1%,的良,率,会,给,客,户,造成,3000-5000,万,美,元,利,润,损,失,。,清洗步骤,数,量,约,占所,有,芯,片,制,造,工,序步,骤,30%,以上,，而且随着节点的推进，清洗工序的数量和重要性会继续提升，清洗设备的需求量也将相应增加。,半导体,清,洗技术可分为湿法和,干,法两种，湿法清洗是,目,前主流技术路线，占,芯,片制造清洗步骤数量,的,9,0,%,以上,。,湿,法清洗采用特定的化,学,药液和去,离子水，,对,晶圆表,面进,行无损伤,清,洗,。主,要包括,RCA,清洗法,、,超,声,清洗,等,，,湿,法清洗,具有,效率,高,、,成,本较低,等优,势,，但由,于,化学,试,剂,使,用,多，,会 造成化学污染、交叉,污,染、图形损伤等。干,法,清洗是指不使用化学,溶,剂的清洗技术。包括,气,相清洗法、等离子体,清,洗等，优点有清洗环,境,友好、低 磨损等，但受限于成本高、控制精度要求等，目前无法大量应用于全部产线，在少量特定步骤会采用干法清洗。,清洗技术,湿法清洗,干法清洗,溶液浸泡法 机械刷洗法,二流体清洗 超声波清洗 兆声波清洗 批式旋转喷淋 等离子清洗 气相清洗,束流清洗,图：半导体制程中的清洗工艺,资,料来,源,：盛,美,招股,书,国,元,证券,研,究中心,图：清洗技术分类,83,资,料来,源,：盛,美,招股,书,，国,元,证券,研,究中心,5.1集成电路中的清洗工艺简介半导体清洗是贯穿整个晶圆制造过,5.2,清洗技术演进及变化趋势,槽式清洗使用率递减,单片清洗使用率递增,90nm,65nm,45nm,22nm,28nm,16nm,10nm,7nm,5nm,图：槽式和单片使用率随工艺节点推进的变化,资料来源：公开资料整理，国元证券研究中心,在湿法清洗工,艺,路线,下,，目前主流的清洗,设备,主要包括单片清洗,设,备,、,槽式清洗设备、组合式清洗设备和批式旋转喷淋清洗设备等。,单,片,清洗设,备,市场份额占,比,最,高,。,单片清洗的方式可以解决,交,叉污染 的问题，但,是,设备产,能,较,低,，而槽式,清,洗的,批,量生产效果,好,，,但污染,风险较大。,先进制,程,中,，,单,片单,晶,圆清洗,逐,渐,取,代槽,式批,量清,洗,。,在,90,-,65,n,m,工,艺中，为节,约,成,本,、,提,高效,率,，往往,以,槽式,设,备清洗为主；,而,在更,低,线宽,n,m,级工,艺,中,，,对,杂质,的,容,忍,度,较低，,工艺,越,先,进,，,单,片,清,洗,技 术的占比往往越高。,图：单片和槽式清洗设备结构图,槽式清洗原理,单片清洗原理,资,料来,源,：盛,美,招股,书,，国,元,证券,研,究中心,84,5.2清洗技术演进及变化趋势槽式清洗使用率递减单片清洗使用率,5.2,清洗技术演进及变化趋势,表：污染物的种类、来源与危害,污染物,来源,主要危害,颗粒,环境其他工艺工程中,产生,影响后续光刻，干法刻蚀工艺，造成器,件短路,自然氧化层,环境,影响后续氧化，沉积工艺，造成器件电 性失效,金属污染,环境，其他工艺工程 中产生,影响后续氧化工艺，造成器件电性失效,有机物,下法刻蚀副产物，环 境,影响后续沉积工艺，造成器件电性失效,牺牲层,策化沉积工艺,影响后续特定工艺，造成器件电性失效,抛光残留物,研射液,影响后续特定工艺，造成器件电性失效,资,料来,源,：盛,美,半导,体,，国,元,证券,研,究中心,资料来源：AMAT，国元证券研究中心,半,导,体,清,洗,针,对,不,同,的,工,艺,需,求,，,对,晶,圆,表,面,进,行,无,损,伤,清,洗,以,去,除,半,导,体,制,造,过,程,中,的,颗,粒,、,自,然,氧,化,层,、金属污,染,、有,机物,、牺牲,层,、抛,光残,留物等,杂,质,。,当,芯,片,存,在,颗,粒,等,污,染,物,时,，,会,直,接,影,响,后,续,的,工,艺,，,严,重,时,会,造,成,器,件,损,坏,或,失,效,。,因此,，,需,要,清,洗,步,骤,以,去,除,半,导,体,制,程,每,个,步,骤,中,可,能,存,在,的,杂,质,，,避,免,杂,质 影响芯,片,良率,和产,品性能。,图：晶圆制造过程中常见的缺陷,缝隙,残留,划痕,变窄,凸起,连结,85,5.2清洗技术演进及变化趋势表：污染物的种类、来源与危害污染,4,0,20,0,1,0,0,80,归,一化,良,率,60,技术节点,nm,40,2,3,0,2,1,0,1,9,0,1,7,0,1,5,0,1,3,0,1,1,0,90,70,50,0,20,40,1,0,0,80,清,洗步,骤,数量,60,技术节点,nm,5.2,清洗技术演进及变化趋势,良率随制程节点推进下降，清洗工艺地位凸显,。,随着,工,艺节点的不断推,进,，晶圆制造的良率随着线宽的不断缩小而下降，,主,要原因之一就是先进制程对杂质的存在更加敏,感,，同时更小尺寸的杂质更难清,除,。因此，提高良率的方法就是增加清洗步骤 以及,提,升,设,备,性,能,。,制程工艺每推进一代，清洗步骤增加,约,15%,。,半,导体器件集成度和芯片复杂度的提,高,，使得芯片对杂质的敏感度大大提升,。,在工艺,节,点不,断推,进的前,提,下,，,为了,降低杂,质,影,响,、提,高良率,，,需,要,继,续,增加,清,洗步,骤,。在,8060nm,的工,艺,制,程,中,，,清,洗,工,艺约,有,100,个步骤,，,而当,工,艺节,点,来到,20nm,以下,时,，清,洗,步骤,增,加至,至,200,道,以,上。,工艺每提高一个节 点，清洗步骤增加约,15%,半导体良品率随工 艺节点提高而下降,图：工艺进步带来良率下降,资,料,来,源,：,盛,美,招,股,书,国,元,证,券,研,究,中,心,图：工艺进步带来清洗步骤增加,86,资料来源,：,2017,年半导,体,设,备年,会,，国,元,证券,研,究中心,0200归一化良率60 技术节点nm402300204010,5.3,全球清洗设备市场竞争格局,全球,清,洗设,备,市,场,规模,大,约,30,亿美,元,。,2019,年和,2020,年受全,球,半导,体,行,业,景气,度,下,行,的影,响,有所,下,降,，,分别为,30.49,亿美,元和,25.39,亿美元，预,计,2021,年随着全球,半,导体行业复,苏,，,全,球半体清洗设备,市,场将呈逐年增长,的,趋,势,，,2024,年预,计,全球半导体,清,洗设,备,行,业,有,望,达,到,31.93,亿美,元。,导,行业马太,效,应,显,著,，,行,业高,度,集,中,。,全,球,半,导,体清,洗,设备,市,场,主,要由,迪,恩,士,、,东,京,电子,和,拉姆,研,究,等,日美,韩,企业,瓜,分,，,市占 率前四,的,企业,合计,占据,约,95%,的市,场,份额,，,行业,高,度,集,中。,日,本厂,商,迪,恩,士以,市,占,率,54%,处于绝,对,领先,地,位,，,国内,清,洗设,备龙,头盛,美半,导,体市,占,率约,2,.,3,%,，尚,有,巨大,发,展空,间,。,40,35,30,25,20,15,10,5,0,2,0,15,2,0,16,2,0,17,2,0,18,2,0,19,2,0,20,2,0,21,2,0,22,2,0,23,2,0,24,45.1%,25.3%,12.5%,14.8%,2.3%,迪,恩士,东,京电 子,拉,姆研,究,图：,2015,-,2024,年全球清洗市场规模（亿美元）,资,料,来,源,：,Ga,r,tn,e,r,，,SE,MI,国,元,证,券,研,究,中,心,图：,2018,年全球清洗设备企业市占率,87,资料来源,：,Gartner,，,国元,证,券,研究,中,心,5.3全球清洗设备市场竞争格局全球清洗设备市场规模大约30亿,5.3,全球清洗设备市场竞争格局,本土清洗设备市场国有化率约为,20%,，,国产化有望进一步加快,。,根,据中国国际招标网统计数据显示，在华虹无锡、长江存储和上海华力项目采购的 清洗设备中，市场份额排序为,Screen,、盛美半导体、,Lam,Research,、,TEL,和北方华创。,盛,美半,导,体,成,为本,土,清,洗,设备,市,场,的,第二,大,供,应商。,盛美半导体,深耕,单片式,清,洗,设,备,，,拥有,全球首,创,的,SAPS,、,T,E,BO,兆声,波,清洗,技,术和,T,a,h,o,e,单片,槽式组,合,清,洗,技,术，产,品适用,于,45nm,以下节点；芯,源,微,在,光刻,工艺,拥有较,完,善,的,布,局,，单,片去胶,清,洗,设,备主,要是,配合自,身,核心,业,务涂,胶,显影；,北,方华创,通,过收,购,美,国,Akrion,Systems,LLC,实,现槽式,清,洗设,备,产品,布,局,，产,品,适,用,于,28nm,以上,节,点；,至,纯科,技近,年来,通,过在,日,韩团,队的,帮助,下,迅,速 成长，单片、槽式领域都具有一定竞争力。,表：长江存储和华虹无锡、华力二期项目采购的清洗设备来源,Screen,Lam,TEL,北,方华创,盛美,芝,浦机电,沈,阳芯源,长,江存储,40%,16%,14%,2%,22%,-,-,华,虹无锡,53%,21%,2%,-,21%,-,-,华,力二期,53%,19%,-,-,19%,3%,1%,资,料来,源,：,中,国,国际,招,标网,、,国元,证,券研,究,中心,资料来源：中国国际招标网，国元证券研究中心,图：国内清洗设备市场份额分布,20.0%,6.0%,4.0%,20.5%,22.0%,1.0%,0.5%,48.0%,其它,Screen,国,产,盛美半导体,Lam,Research,国,产,北方华创,TEL,国,产,沈阳芯源,88,5.3全球清洗设备市场竞争格局本土清洗设备市场国有化率约为,5.4,迪恩士与国内清洗设备供应商对比分析,5.,4,.1,行业龙头,迪恩士,迪,恩士,是,全球,最,大,的,清洗,设,备的供应,商,。,根据迪恩士年报,披,露，,公,司在,单,片,式,清洗,设备,、批式,清,洗设备,和,旋转刷,洗 设备均,处,于龙,头地,位。,近,五年,公,司营,收,持,续,上,升,，,研发费率,保,持稳,定。,公司研发,费,率保持,在,6,%,左,右,，专利,数,量连续,五,年持续,上,升,，截止,2019,年,3,月，海,内,外专,利,数量,合,计达,5,1,3,2,个。,图：,2018,年迪恩士各清洗设备市场份额占比,资,料来,源,：,Sc,r,ee,n,年,报,，,S,E,M,I,国元,证,券研,究,中心,图：迪恩士专利持有数量,资料来源,：,Screen,2019,年报,，国,元证,券,研究,中,心,2900,6,0,00,5,0,00,4,0,0,0,3,0,0,0,2,0,0,0,1,0,0,0,0,2033,2124,2303,2566,2127,2098,2115,2196,