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等離子清洗設備是貫穿半導體產業鏈的重要環節

發布日期:2020-08-13 00:00 來源: 點擊:

等離子清洗設備是貫穿半導體產業鏈的重要環節
   等離子清洗設備是貫穿半導體產業鏈的重要環節,用於清洗原資料及每個過程中半製品上或許存在的雜質,防止雜質影響製品質量和下遊產品性能,在單晶矽片製作、光刻、刻蝕、堆積等關鍵製程及封裝工藝中均為必要環節。 
  常用清洗技能有濕法清洗和幹法清洗兩大類,現在濕法清洗仍是工業中的幹流,占清洗過程的90%以上。濕法工藝是指選用腐蝕性和氧化性的化學溶劑進行噴霧、擦洗、蝕刻和溶解隨機缺陷,使矽片外表的雜質與溶劑發生化學反應生成可溶性物質、氣體或直接脫落,並使用超純水清洗矽片外表並進行枯燥,以獲得滿意潔淨度要求的矽片。而為了提高矽片清潔作用,可以選用超聲波、加熱、真空等輔助技能手段。濕法清洗包含純溶液浸泡、機械擦洗、超聲/兆聲清洗、旋轉噴淋法等。相對而言,幹法清洗是指不依賴化學試劑的清洗技能,包含等離子體清洗、氣相清洗、束流清洗等。 
工藝技能和使用條件上的差異使得現在市場上的清洗設備也有顯著的差異化,現在,市場上最首要的清洗設備有單晶圓清洗設備、主動清洗台和洗刷機三種。在21世紀至今的跨度上來看,單晶圓清洗設備、主動清洗台、洗刷機是首要的清洗設備。 
  單晶圓清洗設備一般是指采納旋轉噴淋的方法,用化學噴霧對單晶圓進行清洗的設備,相對主動清洗台清洗效率較低,產能較低,但有著極高的製程環境操控才能與微粒去除才能。主動工作站,也稱槽式全主動清洗設備,是指在化學浴中一起清洗多個晶圓的設備優點是清洗產能高,合適大批量出產,但無法到達單晶圓清洗設備的清洗精度,很難滿意在現在頂尖技能下全流程中的參數要求。而且,由於一起清洗多個晶圓,主動清洗台無法防止穿插汙染的弊端。洗刷器也是采納旋轉噴淋的方法,但合作機械擦洗,有高壓和軟噴霧等多種可調節模式,用於合適以去離子水清洗的工藝中, 包含鋸晶圓、晶圓磨薄、晶圓拋光、研磨、CVD等環節中,尤其是在晶圓拋光後清洗中占有重要位置。 
  單晶圓清洗設備與主動清洗台在使用環節上沒有較大差異,兩者的首要差異在於清洗方法和精度上的要求,以45nm為關鍵分界點。簡單而言,主動清洗台是多片一起清洗,的優勢在於設備成熟、產能較高,而單晶圓清洗設備是逐片清洗,優勢在於清洗精度高,背麵、斜麵及邊緣都能得到有用的清洗,一起防止了晶圓片之間的穿插汙染。45nm之前,主動清洗台即可以滿意清洗要求,在現在仍然有所使用;而在45以下的工藝節點,則依賴於單晶圓清洗設備到達清洗精度要求。在未來工藝節點不斷減小的情況下,單晶圓清洗設備是現在可猜測技能下清洗設備的幹流。 
  工藝節點縮小揉捏良率,推進清洗設備需求提升。隨著工藝節點的不斷縮小,經濟效益要求半導體公司在清潔工藝上不斷突破,提高關於清潔設備的參數要求。關於那些尋求先進工藝節點芯片出產計劃的製作商來說,有用的無損清潔將是一個嚴重應戰,尤其是10nm、7nm甚至更小的芯片。為了擴展摩爾定律,芯片製作商必須可以從不隻平坦的晶圓外表除去更小的隨機缺陷,而且還要可以習慣更複雜、更精細的3D芯片架構,以免造成損害或資料丟失,然後降低產值和贏利。 
  依據盛美半導體估量,就每月出產10萬片晶圓的20nm的DARM廠來說,產值下降1%將導致每年贏利削減30至50百萬美元,而邏輯芯片廠商的丟失更高。此外,產值的降低還將增加廠商原本現已十分高昂的本錢支出。因此,工藝的優化和操控是半導體出產製程的重中之重,廠商關於半導體設備的要求也越來越高,清洗過程尤其如此。在20nm及以上領域,清洗過程數量超越一切工藝過程數量的30%。而從16/14nm節點開端,由3D晶體管結構、前後端更複雜的集成、EUV光刻等要素推進,工藝過程的數量增加得十分顯著,對清洗工藝和過程的要求也將顯著增加。 
  從全球市場出售份額來看,單晶圓清洗設備在2008年之後超越主動清洗台成為最首要的清洗設備,而這一年正是職業引入45nm節點的時刻。依據ITRS,2007年至2008年是45nm工藝節點量產的開端。鬆下、英特爾、IBM、三星等紛紛於此時段開端量產45nm。2008年末,中芯國際獲得了IBM批量出產45納米工藝的授權,成為中國首家向45nm跨進的中國半導體公司。 
  而且,在2008年前後兩個階段中,市場份額最高的清潔設備走勢均與半導體設備出售額走勢保持一致,體現出清洗設備需求的穩定性;而且在單晶圓清洗設備主導市場後,其占整體出售額的比例顯著提升,體現出單晶圓清洗設備和清洗工藝在半導體產業鏈中的位置提升。這一市場份額變遷是工藝節點不斷縮小的必然性成果。
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