2022年刻蚀设备行业竞争格局发展趋势分析 国内刻蚀业务规模体量逐步接近全球前五大厂商

1.刻蚀设备概况

刻蚀是用化学、物理、化学物理结合的方法有选择的去除（光刻胶）开口下方的材料。 被刻蚀的材料包括硅、介质材料、金属材料、光刻胶。刻蚀是与光刻相联系的图形化处 理工艺。刻蚀就是利用光刻胶等材料作为掩蔽层，通过物理、化学方法将下层材料中没 有被上层遮蔽层材料遮蔽的地方去掉，从而在下层材料上获得与掩膜板图形对应的图形。

湿法刻蚀：用液体化学剂去除衬底表面的材料。早期普遍使用，在 3um 以后由于线宽 控制、刻蚀方向性的局限，主要用干法刻蚀。目前，湿法刻蚀仍用于特殊材料层的去除 和残留物的清洗。 干法刻蚀：常用等离子体刻蚀，也称等离子体刻蚀，即把衬底暴露于气态中产生的等 离子，与暴露的表面材料发生物理反应、化学反应。 刻蚀主要参数：刻蚀速率、均匀性、选择比（对不同材料的刻蚀速率比）、刻蚀坡面 （各向异性、各向同性）。

应用最广泛的刻蚀设备是 ICP 与 CCP，技术发展方向是原子层刻蚀（ALE）。 电容性等离子体刻蚀 CCP：能量高、精度低，主要用于介质材料刻蚀（形成上层线路） ——诸如逻辑芯片的栅侧墙、硬掩膜刻蚀、中段的接触孔刻蚀、后端的镶嵌式和铝垫刻 蚀等，以及 3D 闪存芯片工艺（氮化硅/氧化硅）的深槽、深孔和连线接触孔的刻蚀等。 电感性等离子体刻蚀 ICP：能量低、精度高，主要用于硅刻蚀和金属刻蚀（形成底层器 件）——硅浅槽隔离（STI）、锗（Ge）、多晶硅栅结构、金属栅结构、应变硅 （Strained-Si）、金属导线、金属焊垫（Pad）、镶嵌式刻蚀金属硬掩模和多重成像技术 中的多道刻蚀工艺。 ALE：技术发展方向，能精确刻蚀到原子层（约 0.4nm），具有超高刻蚀选择率。应用 广泛。

光刻技术中许多先进制程涉及多重图形技术。即使是 EUV，波长为 13.5nm，要实现 7nm的精度，仍需要依靠多重图形技术，即多次刻蚀。因此制程升级，精度越高，需要 的刻蚀复杂度、步骤数量也在提升。所以刻蚀设备和化学薄膜设备成为更关键的设备。

2.刻蚀设备产业发展趋势

（1）0.13um 工艺的铜互连技术出现时（300mm 时代），金属刻蚀比例下降，介质刻蚀 的比例大幅上升； （2）30nm 之后，多重图像技术、软刻蚀应用的提升，硅刻蚀（ICP）的占比快速提升。 （3）数十层的金属互联层（后道工艺，BEOL），精度一般在 20nm 以上的以 CCP 为主； CMOS 核心器件（前道工艺，FEOL）线宽比较小，往往使用 20nm 以下的 ICP。 （4）EUV 在 foundry/DRAM 的采用，使得刻蚀步骤减少；3D Nand 采用，使得刻蚀步 骤增多，高深宽比刻蚀需求增多。 刻蚀设备市场超过 130 亿美元，是晶圆设备占比最高的市场。2011 年以来，刻蚀在晶 圆设备的占比从 11%逐渐提升到 20%以上，2017 年起成为全球晶圆设备中占比最高的 装备类别，重要性不断提升。刻蚀设备市场基本是干法刻蚀设备，2020 年全球干法刻 蚀设备市场约 137 亿美元，其中介质刻蚀（Dielectric Etch）60 亿美元，导体刻蚀 （Conductor Etch）76 亿美元。

3.刻蚀设备行业竞争格局分析

刻蚀由海外龙头主导，国内公司保持快速增长。根据 Gartner，全球刻蚀企业前三大分 别是 Lam Research、TEL、AMAT，全球市占率合计 91%。国内刻蚀业务前三大企业分 别为中微公司、北方华创、屹唐半导体。2021 年国内的刻蚀龙头企业中微公司、北方 华创的刻蚀业务都取得较高收入增长，并在规模体量逐步接近全球前五大厂商。

从导体刻蚀市场结构看，Lam 一家独大，长期全球市占率超过 50%；其次 AMAT 占据 约 30%市场份额。剩下的厂商如日立高新、TEL、KLA、北方华创、SEMES、中微公司 等公司合计，在导体刻蚀合计市占率不超过 20%。近两年，国内设备龙头厂商北方华 创、中微公司该产品线放量加速，逐步提高半导体设备刻蚀供应链份额。

从介质刻蚀市场结构看，TEL 一家独大，长期全球市占率超过 50%；其次 Lam 占据接 近 40%的市场份额，两家厂商主导整个市场，寡占程度较强。全球介质刻蚀设备供应 商还有 SEMES、中微公司、AMAT、Ulvac、屹唐半导体等。中微公司开发了系列介质刻 蚀装备，并承担多项重大科研项目，是国内领先的介质刻蚀设备厂商。

北方华创是国内领先的半导体高端装备及一体化解决方案供应商。公司深耕于芯片制 造刻蚀领域、薄膜沉积领域近 20 年，现已成为国内领先的半导体高端工艺装备及一站 式解决方案的供应商。公司立足半导体装备、真空装备、新能源锂电装备及精密元器件 构成公司四大核心事业集群，半导体设备品类国内最为完备，客户覆盖中芯国际、华虹、 三安光电、京东方等各产业链龙头，营销服务辐射欧、美、亚等全球主要国家和地区。 北方华创 ICP刻蚀机领域国内领先，金属刻蚀 8英寸打破国外垄断，12英寸突破 28nm 以下制程。北方华创 2005 年第一台 8 英寸 ICP 刻蚀机在客户端商显，12 英寸刻蚀机在 客户端 28nm 实现国产替代，2020 年 12 月，北方华创 ICP 刻蚀机交付突破 1000 腔， 标志着国产刻蚀机得到客户广泛认可。 2017 年公司 8 英寸铝金属刻蚀机进入国内主流代工厂生产线，独特的腔室结构和温度 控制设计，可大幅提升了设备的稳定性、重复性和生产工艺水平，打破了国际厂商长期 垄断 8 英寸刻蚀机的局面；同时公司推出 12 英寸 TiN 硬掩膜刻蚀机，可应用于 28- 14nm 逻辑制程中。2016 年自主研发的国内首台应用于 14nm 制程的 ICP 刻蚀机 NMC612D 进入上海集成电路研发中心，正式迈入 14nm 刻蚀工艺。

中微公司刻蚀产品线逐步成熟，从 CCP 向 ICP 快速开拓。中微公司 CCP 刻蚀设备应用 于国际一线客户从 65nm 到 5nm、64 层及 128 层 3D NAND 晶圆产线及先进封装生产 线，中微公司 ICP 刻蚀设备已经趋于成熟，在 10 家客户生产线进行验证，并逐步取得 客户的重复订单。中微公司 CCP 刻蚀设备包括双反应台 Primo AD-RIE 和单反应台的 HD-RIE，覆盖了 65 纳米、45 纳米、32 纳米、28 纳米、22 纳米、14 纳米、7 纳米到 5 纳米关键尺寸的众多刻蚀应用；中微公司的 ICP 设备 Nanova 已经累计交付超过 100 台反应腔，在领先的逻辑芯片、DRAM 和 Nand 厂商产线实现大规模量产。

屹唐股份拥有干法刻蚀设备 paradigmE 系列，采用专有的法拉第屏蔽电感耦合等离子 (ICP) 源与蚀刻偏置控制相结合，设备采取双晶圆反应腔、双反应腔产品平台设计，主 要可用于 65 纳米到 5 纳米逻辑芯片、10 纳米系列 DRAM 芯片以及 32 层到 128 层 3 闪 存芯片制造中若干关键步骤的大规模量产。（报告来源：未来智库）

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