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目錄荷蘭近期半導(dǎo)體出口管制清單分析 4日本近期半導(dǎo)體出口管制清單分析及對比 7潛在突破方向梳理及投資策略 風(fēng)險因素 13附錄:從荷蘭、日本出口管制看光刻機(jī)發(fā)展 14為何限制光刻機(jī)的套刻精度? 14光刻機(jī)迭代歷程 15光刻機(jī)市場競爭格局 16插圖目錄圖1:先進(jìn)邏輯制程路線圖及最小金屬間距(Min.MP)對應(yīng)關(guān)系 7圖2:特征尺寸與光刻工藝k1參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系示意圖 14圖3:光刻機(jī)發(fā)展歷程示意圖 16圖4:2021年全球光刻機(jī)市場份額 17圖5:2021年三大廠商各類光刻機(jī)銷量 17表格目錄表1:荷蘭半導(dǎo)體設(shè)備出口管制清單梳理(2023年6月30日公布,9月1日實(shí)施) 4表2:ASML典型浸沒式DUV光刻機(jī)參數(shù)對比 5表3:常見金屬及功函數(shù)對應(yīng)表 6表:日本半導(dǎo)體設(shè)備出口管制清單梳理(3年5月3日公布,7月3日實(shí)施(標(biāo)黃部分代表與荷蘭限制范圍相似) 7表5:Intel10nm后段內(nèi)連接各層工藝參數(shù) 10表6:尼康典型浸沒式DUV光刻機(jī)參數(shù),及與ASML相關(guān)產(chǎn)品對比 表7:各多重曝光技術(shù)工藝實(shí)際光刻精度 14表8:主流高端工藝多重曝光技術(shù)路徑 15表9:各代光刻機(jī)詳細(xì)情況 16表10:國內(nèi)外主要廠商各類別典型光刻機(jī)產(chǎn)品對比 17▍荷蘭近期半導(dǎo)體出口管制清單分析荷蘭政府2023年6月30日發(fā)布出口管制,主要受影響荷蘭企業(yè)為ASML和International。202391日。具體限制范圍涉及光刻機(jī)、ALD原子層沉積、EPI沉積等。表1:荷蘭半導(dǎo)體設(shè)備出口管制清單梳理(2023年6月30日公布,9月1日實(shí)施)涉及 序工序 號
代碼 細(xì)分設(shè)備品類 具體工藝環(huán)節(jié)技術(shù)指標(biāo) 荷蘭代表廠商
潛在國產(chǎn)替代廠商1 3B001.l2 3B001.m光刻
EUV光罩護(hù)膜(Pellicle)EUV光罩護(hù)膜制造設(shè)備
極紫外(EUV)光刻設(shè)備使用的光罩護(hù)膜(Pellicle)框架模組極紫外(EUV)光刻設(shè)備使用的光罩護(hù)膜(Pellicle)的制造設(shè)備光源波長小于(指EV.m193nm(DUV),同時滿足可生成圖案的最小可分辨特征尺寸(MRF,minimumresolvablefeaturesize)45nm最大DCO(dedicatedchuckoverlay)
ASML 無無ASML3 3B001.f.43B001.d.142
(EUVDUV)特定功函數(shù)金屬ALD設(shè)備
于等于1.5nm。技術(shù)說明:最小可分辨特征尺寸(MRF)根據(jù)以下公式計算:MRF=光刻機(jī)光源波長*K參數(shù)/最大數(shù)值孔徑其中K參數(shù)=0.25(MRF)與分辨率相同。DCO功函數(shù)金屬的原子層沉積(ALD)設(shè)備多種金屬源,其中一種已開發(fā)用于鋁(Al)并且45℃;并且沉積碳化鈦鋁(TiAlC);以及“功函數(shù)”可能4.0eV的金屬。
(受影響包括NXT:2000i、2050i及后續(xù)型號)ASMInternational
子薄膜沉積5 69
部分外延生長設(shè)備(硅(Si)、碳摻雜硅、硅鍺(SiGe)或碳摻雜SiGe)等離子增強(qiáng)沉積(LowK
技術(shù)說明:1.“功函數(shù)金屬”是一種調(diào)節(jié)晶體管閾值電壓的材料設(shè)計用于硅(Si)、碳摻雜硅、硅鍺(SiGe)或碳摻雜SiGe外延生長的設(shè)備,具備以下所有條件:(小于或等于理;和工作溫度≤685℃。寬度小于251:1的間隙中,使用無空隙的等離子增強(qiáng)方法沉積3.3LowK電介質(zhì)
ASMInternational(其Intrepid??ES?Epitaxy)ASMInternational(其Dragon?XP8PECVD涉及)
等7 3D007軟件及技術(shù)8 3E005
以上設(shè)備相關(guān)軟件以上設(shè)備相關(guān)技術(shù)
專門為開發(fā)、生產(chǎn)或使用本法規(guī)標(biāo)題3B001.l、3B001.m3B001.f.43B001.d.123B001.a.4或3B001.d.19規(guī)定的設(shè)備而設(shè)計的軟件。開發(fā)、生產(chǎn)或使用本法規(guī)標(biāo)題3B001.l、3B001.m、3B001.f.4、3B001.d.12、3B001.a.4或3B001.d.19規(guī)定的設(shè)備所需的技術(shù)。資料來源:荷蘭政府網(wǎng)站(https://zoek.officielebekendmakingen.nl/stcrt-2023-18212.html),EUV光刻機(jī)、EUV光罩護(hù)膜(EUVPellicle)及相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備限制對中國暫不存在增量影響EUV2018年向ASMLEUV光刻機(jī)采購單,但始終未獲得交付?!綝UV(MRF,minimumresolvablefeatureDCO(dedicatedchuckoverlay)1.5nmDCO值指通過同一光刻系統(tǒng)在晶圓上曝光的現(xiàn)有圖案上對準(zhǔn)新圖案的精確度;ASMLDCO1.6nm,不受影及后續(xù)機(jī)型則需申請許可。ASML浸沒式DUV光刻機(jī)各個型號之間最大差異在于套刻精度和產(chǎn)出率。在本次荷蘭限制范圍中,ASML的浸沒式DUV光刻機(jī)均滿足最小分辨率小于等于45nm的條件,1980DiDCO(單機(jī)臺套刻精度)1.5nm因此未在限制行列,2000i、2050iDCO1.5nm,需申請313日外發(fā)報告《電子行業(yè)半導(dǎo)體重大事項點(diǎn)評—美、荷或?qū)⑼瞥稣哌M(jìn)一步限制對華半導(dǎo)體設(shè)備出口,關(guān)注半導(dǎo)體國產(chǎn)化機(jī)遇》中的預(yù)期一致。表2:ASML典型浸式DUV刻機(jī)參對光刻機(jī)號 最小可分辨特征尺寸(MRF)/nm(k1=0.25)*
最大數(shù)值孔徑(NA)
DCO套刻精度/nm 產(chǎn)出率(片/小時)NXT:2050i≤381.35≤1nm295NXT:2000i≤1.4nm275NXT:1980Di≤1.6nm275NXT:1970Ci≤2.0nm250NXT:1950i≤2.5nm175資料來源:ASML官網(wǎng), *注:紅色表示受到2023年6月30日荷蘭出口管制影響,綠色表示不受影響ASML20236303月初公司所宣布的預(yù)期一致:荷蘭的額外出口管制僅適用于TWINSCANASML的EUV系統(tǒng)的銷售此前已經(jīng)受到限制;公司預(yù)計這些措施不會對公司發(fā)布的2023年財務(wù)前景或2022年11月投資者日期間傳達(dá)的長期情景產(chǎn)生重大影響?!?(ALD)設(shè)備方面,主要影響用于沉積碳化鈦鋁(TiAlC)和功函4.0eVALD設(shè)備。HKMGTiAlC是調(diào)整柵極功函數(shù)的材料,28nmHKMGPVD16nmHKMG需要使ALD。對于柵極長度低于10nm的極小尺寸器件,具有高功函數(shù)的單一材料柵極材料是實(shí)現(xiàn)高效器件性能的合適方法,此類材料亦通常采用ALD方法沉積。因此該限制主要影響16nm及以下先進(jìn)制程。表3:常見金屬及功函數(shù)對應(yīng)表金屬元素功函數(shù)金屬元素功函數(shù)金屬元素功函數(shù)Ag4.26–4.74Al鋁4.06–4.26As3.75Au5.10–5.47B~4.45Ba2.52–2.70Be4.98Bi4.31C~5Ca2.87Cd4.08Ce2.9Co鈷5Cr4.5Cs1.95Cu4.53–5.10Eu2.5Fe4.67–4.81Ga4.32Gd2.9Hf3.9Hg4.475In4.09Ir5.00–5.67K2.29La3.5Li2.9Lu~3.3Mg3.66Mn4.1Mo4.36–4.95Na2.36Nb3.95–4.87Nd3.2Ni5.04–5.35Os5.93Pb4.25Pd5.22–5.60Pt5.12–5.93Rb2.261Re4.72Rh4.98Ru4.71Sb4.55–4.70Sc3.5Se5.9Si4.60–4.85Sm2.7Sn4.42Sr~2.59Ta4.00–4.80Tb3Te4.95Th3.4Ti鈦4.33Tl~3.84U3.63–3.90V4.3W鎢4.32–4.55Y3.1Yb 2.6 Zn 3.63–4.9 Zr 4.05資料來源:《CRCHandbookofChemistryandPhysics》(version2007-2008,DavidR.Lide,p.12–124.),標(biāo)黃為部分半導(dǎo)體常見金屬材料【4(Si,包含碳摻雜、硅鍺(SiGe,包含碳摻雜)的低溫(≤685℃)高真空(≤0.01Pa)外延生長設(shè)備。CVD(VPE氣相外延)系統(tǒng),而低溫高真空外延技術(shù)可以保證原子級的生長表面,防止引入缺陷和雜質(zhì),獲得更好的生長表面,可以用于先進(jìn)制程CMOS晶體管(例如3nmGAA晶體管)的溝道層及源漏區(qū)域形成以及先進(jìn)的3D-NAND和DRAM存儲芯片。我們認(rèn)為此限制對國內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)線的增量影響也較小?!?(Low電介質(zhì)材料的等離子增強(qiáng)沉積LowKRC25nm的情形,3nm及以下先進(jìn)邏輯節(jié)點(diǎn)等應(yīng)用場景。目前中國大陸尚不具有3nm芯片量產(chǎn)能力。圖1:先進(jìn)邏輯制程路線圖及最小金屬間距(Min.MP)對應(yīng)關(guān)系資料來源:東京電子(含預(yù)測)注:2nm后節(jié)點(diǎn)14A(埃米)=1.4nm16nm及以下制程。EUV光刻機(jī)、3nmPECVD設(shè)備等,目前國內(nèi)尚無相關(guān)量產(chǎn)產(chǎn)線,因此短期增量影響有限,但長期制約我國半導(dǎo)體量產(chǎn)能力上限。▍日本近期半導(dǎo)體出口管制清單分析及對比2023523623種半導(dǎo)體制造設(shè)備或物項的出口管制措施,并將于7月23日開始實(shí)施。在清單內(nèi)的受管制物品在向ArF浸沒式光刻、EUV配套設(shè)備及部件、鈷/等金屬沉積、高深寬比刻蝕和硅鍺刻蝕等技術(shù)指標(biāo)較高、材料特殊、在先進(jìn)制程有針對性應(yīng)用的半導(dǎo)體設(shè)備品種,而光刻膠等日本優(yōu)勢的半導(dǎo)體材料則未在限制行列之中。表(3年5月37月3()涉及工序 序號 細(xì)分設(shè)備品類 具體工藝環(huán)節(jié)/技術(shù)指標(biāo) 日本代表廠商 潛在自主研發(fā)廠商光刻(種)1ArF浸沒式刻機(jī) 步進(jìn)重法或進(jìn)掃型,源波長為193nm或0.25(即光刻分辨率n(浸沒式ArF光刻機(jī))尼康、能 上海微上市)2 EUV涂膠影設(shè)備 極紫外(EUV)光刻所使用的光刻膠涂膠、成膜、加熱、顯影設(shè)備
東京電、迪士 芯源盛上海、至純科技3EUV光罩護(hù)膜(Pellicle)框架模組三井化學(xué)無4EUV光罩護(hù)膜制造設(shè)備(Pellicle)無刻蝕(種)
5 ()各向同性干法刻蝕設(shè)備,硅鍺(SiGe)與硅的刻蝕選擇性之比為100倍以上
東京電子、日立高新
中微公司、北方華創(chuàng)、屹唐股份涉及工序序號細(xì)分設(shè)備品類具體工藝環(huán)節(jié)/技術(shù)指標(biāo)日本代表廠商潛在國產(chǎn)替代廠商各向異性干法刻蝕設(shè)備,符合以下所有條件:(未上市)小于300ms的高速氣體切換閥;(3)具有靜電卡盤(僅限于具有20個或更多可單獨(dú)控制溫度的區(qū)域的靜電卡盤)。6濕法刻蝕(硅鍺)硅鍺(SiGe)與硅(Si)的蝕刻選擇性之比為100東京電子、日立高盛美上海、芯源倍以上新微7高深寬比干法刻蝕30倍100nm。且小于300ms的高速東京電子、日立高新中微公司、北方華創(chuàng)氣體切換閥。薄膜沉積8電鍍(鈷)鈷(Co)電鍍薄膜設(shè)備盛美上海(11種)金屬Contact層CVD(鈷或者鎢等)自下而上沉積鈷(Co)或鎢(W)的化學(xué)氣相沉積設(shè)備,填充的金屬空隙或接縫最大尺寸為3nm或以東京電子中微公司、拓荊科技、北方華下創(chuàng)、微導(dǎo)納米一種用于在單一腔室(Chamber)中通過多道工藝(Contact)的設(shè)備,并且符合以下東京電子科技、北方華所有條件:創(chuàng)、微導(dǎo)納米在晶片的基板溫度保持在100℃~500℃的同鎢(W)層;()等離子體的工藝;其設(shè)計成通過在多個腔室或工位中通過多個步驟形東京電子中微公司、拓荊成薄膜,并在多個過程間保持0.01Pa或更小的真空科技、北方華狀態(tài)或惰性環(huán)境,并通過以下所有過程形成金屬接觸創(chuàng)、微導(dǎo)納米層(Contact)的:(1)在將晶圓襯底溫度保持在100℃~500℃的同時,使用氫氣(包括氫氣和氮?dú)饣虬钡幕旌衔铮┑入x子體進(jìn)行表面處理;40℃~500℃的同時,使用氧氣或臭氧等離子體進(jìn)行表面處理;(3)在將晶圓基板溫度保持在100℃~500℃的同時,形成鎢層的工藝。在指定的半導(dǎo)體制造設(shè)備中,通過以下所有工藝設(shè)計東京電子中微公司、拓荊為形成金屬接觸層(Contact)的設(shè)備(不包括屬于(2)的設(shè)備):(1)使用遠(yuǎn)程等離子體源和離子過濾器進(jìn)行表面處科技、北方華創(chuàng)、微導(dǎo)納米理的工藝;(2)使用有機(jī)金屬化合物選擇性地在銅上沉積鈷層的工藝;ALD(鈦碳化鋁)符合下列所有項的功函數(shù)金屬(指控制晶體管閾值電東京電子拓荊科技、北方壓的材料):華創(chuàng)、微導(dǎo)納(1)45℃以上溫米、中微公司度下操作的前體容器;(2)為形成功函數(shù)金屬薄膜而設(shè)計的設(shè)備,用于沉積鈦碳化鋁且功函數(shù)大于4.0eV。金屬Contact層沉(/碳化鎢鈷等)(Contact)(1)將晶圓襯底溫度維持在20℃~500℃的同時,東京電子中微公司使用有機(jī)金屬化合物形成氮化鈦或碳化鎢層的工藝;(2)5000.1333Pa~13.33Pa的壓力中下濺射形成鈷層的工涉及工序序號細(xì)分設(shè)備品類具體工藝環(huán)節(jié)/技術(shù)指標(biāo)日本代表廠商潛在國產(chǎn)替代廠商藝;(3)將晶圓襯底溫度維持在20℃~500℃的同時,在133.3Pa~13.33kPa物形成鈷層的工藝。CVD/PVD(銅+鈷/在特定半導(dǎo)體制造設(shè)備中,通過下列列舉的全部工藝東京電子、愛發(fā)科拓荊科技、北方釕)形成銅線路的設(shè)備:華創(chuàng)、微導(dǎo)納(1)將晶圓襯底溫度維持在20℃~500℃的同時,在133.3Pa~13.33kPa米、中微公司物形成鈷或釕層的工藝;(2)在維持晶圓襯底溫度低于500℃的同時,在0.1333Pa~13.33Pa的壓力下使用物理氣相沉積法形成銅層。ALD(阻擋層、絕緣層)為使用有機(jī)金屬化合物選擇性地形成阻擋層(Barrier)或者線性層(Liner)的原子層沉積設(shè)備東京電子華創(chuàng)、微導(dǎo)納米、中微公司500(東京電子華創(chuàng)、微導(dǎo)納的原子層沉積設(shè)備。9LPCVD(氮化鎢+設(shè)計用于在0.01Pa或更低的真空狀態(tài)下或在惰性東京電子拓荊科技、北方鎢)氣體環(huán)境中沉積金屬層的裝置,符合以下所有情況:華創(chuàng)、微導(dǎo)納20℃~500℃之間;133.3Pa53.33kPa米、中微公司通過化學(xué)氣相沉積或周期性沉積形成鎢層,同時保持晶圓基板溫度在20℃~500℃之間。10LPCVD(鎢、鉬)設(shè)計用于在0.01Pa或更低的真空狀態(tài)下或在惰性東京電子拓荊科技、北方氣體環(huán)境中沉積金屬層的裝置,屬于以下任何一種:華創(chuàng)、微導(dǎo)納(Barrier)的;米、中微公司11釕沉積設(shè)計用于使用有機(jī)金屬化合物沉積釕層的設(shè)備,同時將晶圓基板溫度保持在20℃~500℃之間東京電子中微公司12空間式ALD符合以下任意一項的空間原子層沉積設(shè)備(僅限于帶東京電子拓荊科技、北方有旋轉(zhuǎn)軸的晶圓支撐臺):華創(chuàng)、微導(dǎo)納米、中微公司離子的設(shè)備。13CVD(硅和碳薄膜)在400℃~650℃的溫度下形成薄膜的裝置或通過促東京電子拓荊科技、北方進(jìn)與在不同于安裝晶圓的空間中產(chǎn)生的自由基的化華創(chuàng)、微導(dǎo)納學(xué)反應(yīng)而形成薄膜的設(shè)備,并且設(shè)計為符合以下所有米、中微公司項的形成含有硅和碳薄膜的設(shè)備:5.3;70nm5(Pitch)100nm14PVD(EUV用的多層反射膜)為用于掩膜的多層反射膜通過離子束蒸鍍或物理氣相沉積法形成膜的設(shè)備(僅限用于“EUV光刻設(shè)備”東京電子、愛發(fā)科北方華創(chuàng)的掩膜)15EPI(硅、硅) 為包括碳雜或硅(包碳摻雜的外生長而設(shè)計的設(shè)備,并具有以下所有特性:)擁有多個腔室且在多個工序間能夠維持在0.01Pa0.01Pa;東京電子 中微公華創(chuàng)涉及工序序號細(xì)分設(shè)備品類具體工藝環(huán)節(jié)/技術(shù)指標(biāo)日本代表廠商潛在國產(chǎn)替代廠商(3)外延生長使用溫度低于685℃。16PECVD(碳硬掩膜)100nm450MPa的碳硬掩膜的等離子體沉積而設(shè)計的設(shè)備;東京電子拓荊科技、北方華創(chuàng)、微導(dǎo)納米、中微公司17PEALD/PECVD(鎢)設(shè)計為通過利用等離子體的原子層沉積法或化學(xué)氣(1019/cm2)。東京電子拓荊科技、北方華創(chuàng)、微導(dǎo)納米、中微公司18PECVD(Low-k質(zhì))介25nm且深度大于50nm的間隙),以不產(chǎn)生空隙的方式使用等離子體成膜相對介電常數(shù)小于3.3的低介電層的設(shè)備。東京電子拓荊科技、北方華創(chuàng)、微導(dǎo)納米、中微公司熱處理(1種)19真空退火(銅、鈷、鎢)在0.01Pa以下的真空狀態(tài)下運(yùn)行且屬于以下任何一項的退火設(shè)備:少或消除空隙或接縫;東京電子、日立高新、日立國際電氣(未上市)清洗(種)20銅氧化膜清洗在0.01Pa或更小的真空中,去除聚合物殘留物和氧化銅膜,并能夠形成銅膜的設(shè)備;迪恩士、東京電子、日立國際電氣盛美上海、至純科技、北方華創(chuàng)、芯源微21腔室間干法清洗氧化物迪恩士、東京電子、日立國際電氣盛美上海、至純科技、北方華物。創(chuàng)、芯源微22晶圓表面改性后單片濕法清洗在晶片表面改性后進(jìn)行干燥工序的單片式濕式清洗設(shè)備迪恩士、東京電子科技、北方華創(chuàng)、芯源微檢測(1種)23EUV掩膜版檢測用于檢測“EUV光刻設(shè)備”的掩膜坯料或掩膜圖案的設(shè)備Lasertec、日立高新精測電子、中科飛測資料來源:日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省官網(wǎng)(https://),注:標(biāo)黃部分代表與荷蘭6.30管制限制范圍相似日本出口管制物項清單雖未明確說明設(shè)備對應(yīng)的制程節(jié)點(diǎn),但技術(shù)指標(biāo)、應(yīng)用于具體材料和工藝的描述均具有較強(qiáng)的針對性,主要面向與先進(jìn)制程相關(guān)的設(shè)備品種。例如:100倍以上的各向同性干法刻蝕設(shè)備(列表第5項,可從i和Ge的疊層膜中去除G,是形成3nmGAA晶體管所必需的設(shè)備。限制高深寬比干法刻蝕設(shè)備,介電材料的刻蝕深寬度比超過0(列表第7項,主要為了限制DNNDFlah。針對薄膜沉積領(lǐng)域,日本管制清單花較大篇幅描述鈷/鎢等金屬接觸層的相關(guān)沉積設(shè)備,我們認(rèn)為主要也是針對10nm以下先進(jìn)制程。特征尺寸在10nm以下時,鈷(Co)較銅、鎢更具優(yōu)勢,英特爾在10nm節(jié)點(diǎn)的Contact層和M1金屬層首次采用了金屬鈷。表5:Intel10nm后段內(nèi)連接各層工藝參數(shù)金屬層間距Pitch(nm)光刻方法金屬材料M040SAQP-unidirectional鈷CoM136SAQP-unidirectional鈷CoM3/M444SAQP-unidirectional(CuwithColinerandcap)M552SAQP-unidirectional(CuwithColinerandcap)M684Single-bidrectional銅CuM7/M8112Single-bidrectional銅CuM9/M10160Single-bidrectional銅CuTMO1080Single-bidrectional銅CuTM111000Single-bidrectional銅Cu資料來源:Intel(IEDM2017),6.305.236(36ArF45nmDCO值≤1.5nm的條件,將45nm以下的一致。表6:尼康典型浸沒式DUV光刻機(jī)參數(shù),及與ASML相關(guān)產(chǎn)品對比光刻機(jī)型號 最小可分辨特征尺(MRF)/nm(k1=0.25)*
最大數(shù)值孔徑(NA)
DCO套刻精度/nm
產(chǎn)出率(片/小時)NikonNSR-S635E≤381.35≤1.5275NSR-S625E≤1.7280NSR-S622D≤2.0220ASMLNXT:2050i≤381.35≤1.0295NXT:2000i≤1.4275NXT:1980Di≤1.6275NXT:1970Ci≤2.0250資料來源:Nikon官網(wǎng),ASML官網(wǎng),(T(DN(Nko)為例,根據(jù)三家公司2年報(1-222..3,來自中國大陸客戶的營收占比分28.3%、26.2%、28.4%,均為其最大收入來源地區(qū)。本次出口限制主要針對先進(jìn)半生態(tài)鏈有望在重壓下加速本土替代。▍潛在突破方向梳理及投資策略荷蘭、日本出口管制主要壓制了中國大陸半導(dǎo)體制造環(huán)節(jié)未來技術(shù)節(jié)點(diǎn)升級(走向7nm及以下(28nm及以上擴(kuò)產(chǎn)幾乎無影響。2022107長存產(chǎn)業(yè)鏈、華為產(chǎn)業(yè)鏈等國內(nèi)領(lǐng)先但受到實(shí)體清單影響的Fab廠和終端企業(yè)的積極變化。EUV掩膜制造,SiGeALD、SiSiGekPECVD/鈷鉬/CVD/PVD國內(nèi)企業(yè)方面:FUV光刻機(jī)以及配套涂膠顯影掩膜制造檢測設(shè)備。國內(nèi)光刻機(jī)整機(jī)廠商為上海微電子(非上市,目前已經(jīng)量產(chǎn)分辨率m的SSA600/20ArF芯源微28nm及以上工藝節(jié)點(diǎn)覆蓋,盛美上海ArFi-lineKrF型號設(shè)備。SiGe在國內(nèi)刻蝕設(shè)HD-RIE?3D-NANDDRAM中高深寬比溝槽及深孔刻蝕上表現(xiàn)優(yōu)異;北方華創(chuàng)亦有相關(guān)刻蝕領(lǐng)域布局。SiGe選擇性3nmGAA晶體管,我們暫未了解到國內(nèi)相關(guān)布局。薄膜沉積:金屬及有機(jī)金屬化合物、Si和SiGe外延、低k介質(zhì)PECVD、鎢/鈷/鉬/釕等金屬CVD/PVD等高端薄膜沉積。國內(nèi)薄膜沉積領(lǐng)域拓荊科技布局領(lǐng)先,PECVDkALDSiO2等介PE-ALDAl2O3Thermal-ALD在客戶端驗(yàn)中微公司CVDALD設(shè)備已付運(yùn)至關(guān)鍵存儲客(產(chǎn)品立項到客戶產(chǎn)線核準(zhǔn)用時僅8個月EPI外延設(shè)備進(jìn)入樣機(jī)設(shè)計、制造調(diào)試階段。北方華創(chuàng)在D、CD(LCD、ACD、LD均有布PVD領(lǐng)域國內(nèi)領(lǐng)先,2022PECVD微導(dǎo)納米ALDkPECVDSiO2盛美上海2022PECVD設(shè)備可以用于SiO2,SiNx,Carbon,NDC(SiCN)等薄膜工藝。清洗設(shè)備:晶圓表面改性后單片清洗等高端清洗。國內(nèi)清洗設(shè)備方面,盛美上海為龍頭企業(yè),在先進(jìn)制程相關(guān)高端產(chǎn)品布局領(lǐng)先,此外至純科技、北方華創(chuàng)、芯源微在清洗機(jī)領(lǐng)域均有布局。此外,量測、離子注入設(shè)備領(lǐng)域也是國產(chǎn)化率尚低、有待突破的領(lǐng)域,建議關(guān)注精測電子、中科飛測,華海清科等。建議關(guān)注國內(nèi)頭部設(shè)備企業(yè)如中微公司、拓荊科技、北方華創(chuàng)、盛美上海、芯源微、微導(dǎo)納米、至純科技、華海清科、精測電子、中科飛測等。此外,考慮到設(shè)備配套零部件環(huán)節(jié)的國產(chǎn)化趨勢,同時建議關(guān)注半導(dǎo)體設(shè)備零部件公司:富創(chuàng)精密、新萊應(yīng)材、江豐電子、英杰電氣等。▍風(fēng)險因素后續(xù)對華半導(dǎo)體技術(shù)限制超預(yù)期風(fēng)險;國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新不及預(yù)期風(fēng)險;國際產(chǎn)業(yè)環(huán)境變化和貿(mào)易摩擦加劇風(fēng)險;先進(jìn)制程技術(shù)變革風(fēng)險;下游需求波動風(fēng)險。▍附錄:從荷蘭、日本出口管制看光刻機(jī)發(fā)展為何限制光刻機(jī)的套刻精度?荷蘭出口管制對于浸沒式ArFDCO(dedicatedchuckoverlay)1.5nmDCO值指通過同一光刻系統(tǒng)在晶圓上曝光的現(xiàn)有圖案上對準(zhǔn)新圖案的精確度,即單機(jī)臺的套刻精度。公式,特征尺寸(CriticalDimension)CD=k1*λ/NAArF光刻機(jī)的光波長k1CDk10.2~0.60.2此外高對比度非線性光刻膠、合理的掩膜設(shè)計亦是多重圖案化實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。圖2:特征尺寸與光刻工藝k1參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系示意圖資料來源:IMEC(比利時微電子研究中心),通過浸沒式光刻機(jī)的四重圖案化可以實(shí)現(xiàn)7nm。7nm節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)兩條技術(shù)路徑:ArF光刻自對準(zhǔn)四重圖案化EUVIntel10nm7nm7nm7nm光刻機(jī)的采用成為主流。表7:各多重曝光技術(shù)工藝實(shí)際光刻精度技術(shù)方案SE/LELELELELELESADPSAQPSE(EUV)極限光刻分辨率(nm)806442402026最小金屬間距MMP(nm)16012884804052資料來源:Intel、三星、臺積電公司官網(wǎng),表8:主流高端工藝多重曝光技術(shù)路徑工藝節(jié)點(diǎn)最小金屬間距MMP(nm)光刻方案FinPitch(nm)Intel10nm36SAQP34Samsung5LPE36EUV27Samsung7LPP36EUV27TSMCN7+40EUV30TSMCN7/P40SAQP30TSMCN1044SAQP36Samsung10LPP/8LPP48LELELE42Intel14nm52SADP42Samsung14LPP48LELE64TSMCN1664SADP48TSMCN2064SADP48lntel22nm80SADP60lntel22FFL90SADP45TSMCN2890SADPN/AIntel32nm112.5SADPN/Alntel45nm160SEN/Alntel65nm210SEN/A資料來源:Intel、三星、臺積電公司官網(wǎng),光刻機(jī)迭代歷程光刻機(jī)歷經(jīng)5次迭代,已發(fā)展至EUV光刻機(jī)。機(jī),按照光源波長進(jìn)行劃分:UV型,均為接觸接近式光刻機(jī),436nmg-line365nmi-line800-250nm第三代為掃描投影式光248nmKrF180-130nmDUV193nm的rF(干式(浸沒式,130-65nm45-7nm(7nm需經(jīng)過多重曝光實(shí)現(xiàn)EUV型,13.5nmEUV7nm2024ASML將推出高數(shù)值孔徑NA的UV(目前為Nm光直寫光刻機(jī)、離子束直寫光刻機(jī)等,主要用于小批量特定芯片制造、科學(xué)研究等用途。表9:各代光刻機(jī)詳細(xì)情況光刻機(jī)代際 光源 光源發(fā)生器 波長 曝光方式 光刻分辨率(CD) 工藝節(jié)點(diǎn)步進(jìn)掃描投影式光刻第一代 可見光 g-line 高壓汞燈
第二代UVi-line高壓汞燈365nm第二代UVi-line高壓汞燈365nm220-500nm800-250nm(最初為接觸/接近式光刻)第三代KrF準(zhǔn)分子激光器248nm步進(jìn)掃描投影式光刻80-150nm180-130nm第四代DUVArF193nm步進(jìn)掃描投影式光刻浸沒式步進(jìn)掃描投影式光刻57-90nm38nm130-65nm45-7nm第五代EUVEUV激發(fā)光源13.5nm極紫外一體式光刻13-22nm22-3nm
250nm以上 800-250nm資料來源:ASML官網(wǎng),華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,3資料來源:OfWeek光刻機(jī)市場競爭格局ASMLASMLCanonNikon在全球光刻機(jī)市場65.4%、8.4%、8.6%17.65%,ASML絕對領(lǐng)先。在EUV100%ArF領(lǐng)ArFImASMLKrFi-line領(lǐng)域,佳能占據(jù)較多份額,并已放棄尖端光刻機(jī)研發(fā),專攻低階市場。圖4:2021年全球刻機(jī)場份額 圖5:2021年三大商各光刻銷量ASML
Nikon
Canon 其他
ASML Nikon Canon17.6%8.4%8.6%17.6%8.4%8.6%65.4%435173313122814210238ArFImArfDryi-line0 50 100 150 200資料來源:中商產(chǎn)業(yè)研究院, 資料來源:中商產(chǎn)業(yè)研究院,表10:國內(nèi)外主要廠商各類別典型光刻機(jī)產(chǎn)品對比
最小分 最大光刻機(jī)nm孔徑nm孔徑EXE5000/5200≤80.55NA/<1.11502023~2024極紫NXE3800E≤130.33第五代 外曝ASMLNXE3600D≤13光NXE3400C≤130.33NXE3300B≤22NA/≤31252013
曝光光源
曝光公司 型號方式
辨率/
圓片尺數(shù)值寸/mm
套刻精度/nm(SMO/MMO)
產(chǎn)出率片/小時)
首次推出年份300NA/300NA/<1.1195-2202023NA/≤1.1nm 1602021≤1.4/≤1.5 135-145201713.5nmNXT2100i≤0.8/≤1.32952022NXT2050i≤1.0/≤1.52952020NXT2000i≤1.4/≤2.02752018ASMLNXT1980Ei300≤1.6/≤2.52952021浸沒≤1.6/≤2.52752015NXT1980Di式步≤2.0/≤3.52502013NXT1970Ci第四代
描曝NSR-S635E≤1.5/≤2.1275NSR-S635E≤1.5/≤2.12752017NSR-S631E≤1.7/≤2.3250-2702016尼康NSR-S625E200/300≤1.7/≤2.5 2802024NSR-S622D≤2.0/≤3.52202013NSR-S621D≤2.0/NA2002012光 器193nm
NXT1950i ≤2.5/NA 175 2008ASML干式步進(jìn)掃描曝光
NXT1470 XT1460KXT1450H≤5.01622006XT1450H≤5.01622006ASMLPAS5500/1150C≤900.75200≤12/≤201351991尼康NSR-S322F≤650.92≤2.0/≤5.02302014上海微SSA600/20≤900.75200/300≤2080/1352018
0.93
NA/≤4.0 300≤3.5/≤5.0
20202016KrF準(zhǔn)KrF準(zhǔn)步進(jìn)XT1060K0.93≤3.5/≤5.0205NA第三代
分子激
掃描
XT1000K
300
NA/≤6 180光 器 曝光
NXT870 0.80 NA/≤7.5 330248nm XT860N
0.80
200/300 NA/≤7.5 260NA/≤12 240-250300XT860K NA/≤12 210230≤3.0/≤6.0PAS5500/850D 230≤3.0/≤6.0NSR-S220D尼康
0.82
2017NSR-S210D 0.82 ≤9 176FPA-6300ES6a佳能
≤90 0.86 ≤8 200 NA200/300XT400L0.65XT400L0.65200/300NA/≤20230NA
≤130 0.70 ≤9 -FPA-3030EX6 ≤150 - ≤25 -SSC600/10 - - - NAi-line
ASML步進(jìn)
XT400K 200/300 NA/≤35 220PAS5500/≤220 0.65 200 NA/≤25 150450F第二代
壓汞燈光 源
尼康 NSR-SF155 ≤280 0.62
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