Ätzgeräte Marktanalyse im In- und Ausland
Im Jahr 2018 erreichte der globale Markt für Ätzgeräte ein Volumen von rund 10 Milliarden US-Dollar. Mit der Reduzierung der Chip-Prozessknoten und der damit verbundenen Erhöhung der Ätzschritte steigt auch die Nachfrage nach Ätzmaschinen. China wird sich zum weltweit größten Markt für Halbleiterausrüstung entwickeln, da Ätz-, Beschichtungs-, Reinigungs- und Prüfgeräte im Inland Durchbrüche erzielen. Verglichen mit dem vierteljährlichen Rückgang des globalen Halbleitermarktes verzeichnet der chinesische Markt für Halbleiterausrüstung einen Aufschwung.
Die Marktkonzentration im Bereich Ätzgeräte ist hoch: Panglin Semiconductor hält die Hälfte des Marktes für Ätzgeräte. Mit der Weiterentwicklung der Halbleitertechnologie steigt die Anzahl der Verbindungsschichten von Bauteilen, und auch der Einsatz von Ätzgeräten nimmt stetig zu. Panglin Semiconductor profitiert von seinen niedrigeren Gerätekosten und seinem relativ einfachen Design und überholt schrittweise TEL und andere Unternehmen im Markt für 65-nm- und 45-nm-Geräte. Panglin Semiconductor hält mehr als die Hälfte des Weltmarkts und wird zum Branchenführer. Laut Daten von The Information Network ist der Marktanteil von Panglin Semiconductor in der Ätzgerätebranche seit 2012 schrittweise gestiegen, von etwa 45 % im Jahr 2012 auf etwa 58 % im Jahr 2019, und hat damit größtenteils den Marktanteil von Tokyo Electronics Company ersetzt. Tokyo Electrons Marktanteil sank von 30 % im Jahr 2012 auf 18 % im Jahr 2019, blieb aber weiterhin auf dem zweiten Platz. Applied Materials belegt konstant den dritten Platz und machte im Jahr 2017 etwa 19 Prozent des Marktes aus. Die drei größten Unternehmen hatten im Jahr 2017 einen Marktanteil von 94 Prozent, wobei eine hohe Branchenkonzentration und offensichtliche technische Barrieren bestehen.
(1)Vorstellung von Lam Research und seiner Ausstattung
Mit der Entwicklung der Miniaturisierung von Chips müssen komplexere und schlankere Merkmalsmuster bei der Entwicklung von Integrierte Schaltungs, daher müssen die während des Abscheidungsprozesses hinzugefügten dielektrischen (isolierenden) und metallischen (leitfähigen) Materialien selektiv entfernt werden. Die Haupttechnik des reaktiven Ionenätzens besteht darin, die Waferoberfläche mit Ionen (geladenen Teilchen) zu bombardieren, um Material zu entfernen. Für kleinere Schlüsselstrukturen ist das Atomlagenätzen ein gängiges Verfahren, und ALE kann mehrere atomare Materialschichten entfernen. Lam Research produziert eine Reihe von Geräten zum Ätzen verschiedener Materialien.
Lam Research ist einer der ältesten Hersteller von Ätzgeräten und aktualisiert seine Ätzgeräte ständig, um mit der rasanten Halbleiterentwicklung Schritt zu halten. Wie gezeigt, war die Produktion von Ätzgeräten das ursprüngliche Geschäftsfeld des Unternehmens. Die erste Ätzmaschine, AutoEtch 480, wurde 1981 eingeführt, die Ätzanlage für den 1,5-μm-Prozess wurde 1982 entwickelt, die Ätzanlage für den 0,8-μm-Prozess 1989. Das Unternehmen entwickelte 1992 die erste ICP-Trockenätzanlage, 1995 die erste Dualfrequenz-ICP-Mittelätzanlage für Chips im 350-nm-Prozess und im Jahr 2000 die Produkte der 2300-Serie für 180-nm-Chipprozesse. Die Abbildung zeigt die Produktdiagramme von Lam Research AutoEtch 690 und Lam Research 2300.
Ende 2014 erweiterte das Unternehmen seine 350-nm-Medienätzsysteme der Flex-Serie um die ALE-Funktion. Diese eignet sich vor allem für gemischte Medien mit niedrigem und ultraniedrigem k-Wert sowie 3DNAND-Aperturen, -Rillen und -Kontakte mit hohem Aspektverhältnis. Das System nutzt die fortschrittliche AMMP-Technologie (Mixed Mode Pulse). Die hohe Selektivität der AMMP-Technologie verstärkt den Ätzeffekt von ALE und ermöglicht so den Einsatz von ALE-Dielektrikumschichten, beispielsweise aus Siliziumdioxid, in Logikchips der nächsten Generation und in Gießereiprozessen. Auch die Kiyo-Produktserie des Unternehmens verfügt über eine ALE-Funktion, vor allem für das Ätzen von FinFETs und Drei-Gates, 3DNAND und High-k-Dielektrikum/Metall-Gates.
Beim dielektrischen Ätzen werden hauptsächlich Muster auf isolierende Materialien geätzt, um eine Barriere zwischen leitfähigen Teilen von Halbleiterbauelementen zu bilden. Bei hochentwickelten Bauelementen können diese Strukturen sehr hoch und dünn sein und komplexe, empfindliche Materialien umfassen. Selbst auf atomarer Ebene kann eine geringe Abweichung vom Zielprofil die elektrische Leistung des Bauelements negativ beeinflussen. Zur präzisen Herstellung dieser anspruchsvollen Strukturen bietet Lam Research die Flex®-Produktfamilie an, eine differenzierte Technologie und anwendungsorientierte Lösung für kritische Anwendungen im Bereich der dielektrischen Korrosion, wie in der Abbildung dargestellt.
Einheitlichkeit, Wiederholbarkeit und Abstimmbarkeit werden durch ein einzigartiges Mehrfrequenz-, Kleinvolumen- und eingeschränktes Plasmadesign erreicht. Die Produktfamilie Flex garantiert eine kontinuierliche Plasmaerzeugung, ein kontinuierliches Ätzen kritischer Größen sowie eine erhöhte Produktivität und Ausbeute.
Das Ätzen von Leiterbahnen wird hauptsächlich zur Bildung elektrisch aktiver Mikrostrukturen in Halbleitern eingesetzt, wo selbst kleine Änderungen elektrische Defekte verursachen können, die die Leistung des Geräts beeinträchtigen. Auch bei der Herstellung integrierter Schaltkreise kommt es zur Entwicklung von Nuancen wichtiger Abmessungen, sodass der Ätzprozess die Grenzen der grundlegenden Gesetze der Physik und Chemie überschreitet. Lam Research hat die Kiyo R-Produktfamilie (Kiyo R-Produktfamilie) entwickelt, um das Ätzen wichtiger Abmessungen und Muster präzise zu gewährleisten, die elektrische Leistung der Geräte sicherzustellen und die Produktivität zu verbessern (siehe Abbildung).
Die patentierte Hydra-Technologie von Kiyo verbessert in seinen Produkten die Konsistenz der kritischen Dimension (CD) durch Korrektur der Eingangsmodusvariabilität und verbessert die Fähigkeit zur Ätzung atomarer Schichten durch Plasma. ALE), um eine produktionsreife Variabilitätskontrolle auf atomarer Ebene zu erreichen.
Beim Trockenätzen wird der Prozess, bei dem mittels Plasmaätzen Silizium oder andere Materialien tief in der Siliziumscheibe entfernt werden, zusammenfassend als „Tiefenätzen von Silizium“ bezeichnet. Diese Ätzverfahren werden hauptsächlich für tiefe Rillen zur Pixelisolierung in CMOS-Bildsensoren, Rillen in Leistungsbauelementen und anderen Geräten, TSV und anderen kritischen Geräten mit hohem Aspektverhältnis verwendet. Während des Verfahrens werden diese Schlüsselstrukturen hauptsächlich durch kontinuierliches Ätzen mehrerer Materialien gebildet, aber jedes neue Material verändert sich während des Ätzprozesses. Für die Technologie des Tiefenätzens von Silizium hat Lam Research die Produktfamilie Syndion R (Syndion R-Produktfamilie) entwickelt, die schnelle Prozessumschaltung und Tiefenkontrolle bietet, wodurch sich die Gleichmäßigkeit auf verschiedenen Siliziumscheiben besser kontrollieren lässt, wie in der Abbildung gezeigt. Dank ihrer guten Prozesskontrolleigenschaften kann diese Produktreihe nicht nur bei herkömmlichen einstufigen Korrosionsprozessen eingesetzt werden, sondern hat auch gute Anwendungsaussichten bei der Entwicklung schneller alternierender Prozesse, die minimale Schäden sicherstellen und eine genaue Tiefengleichmäßigkeit gewährleisten können.
Der Metallätzprozess spielt eine Schlüsselrolle beim Verbinden der einzelnen Komponenten integrierter Schaltkreise, beispielsweise bei der Herstellung von Drähten und elektrischen Verbindungen. Diese Löcher können auch zum Durchbohren von Metallhartmasken verwendet werden, deren Modusmerkmale für herkömmliche Masken zu klein sind, wodurch eine kontinuierliche Kontraktion der charakteristischen Dimension ermöglicht wird. Um diese kritischen Ätzschritte zu erreichen, hat Lam Research die Versys@Metal-Produktfamilie eingeführt, eine Technologiefamilie, die die Produktionskapazität von Produkten deutlich erhöht. Ihre einzigartige symmetrische Hohlraumstruktur ermöglicht zudem die unabhängige Steuerung der Gleichmäßigkeit von Geräte-CD und -Profil, wie in der Abbildung dargestellt.
(2)Applied Materials Company und ihre Ausrüstung
Als weltweit größter Anbieter von Halbleiterausrüstung und -dienstleistungen verfügt Applied Materials über ein umfassendes technisches Know-how im Bereich Ätzgeräte. Die Ätzgeräte des Unternehmens haben eine lange Entwicklungsgeschichte und waren maßgeblich an vielen technologischen Fortschritten beteiligt. Bereits 1997 brachte das Unternehmen ein DPS-Ätzgerät für integrierte Schaltkreise auf den Markt, Silicon Etch DPSCentura, das auf die Chipherstellung Prozess von 0,25 μm und darunter. Es ist das weltweit führende Silizium-Ätzsystem und eines der erfolgreichsten Ätzprodukte der Branche.
1999 führte das Unternehmen Silicon Etch DPS PlusCentura ein, das für 0,1 μm und darunter geeignet ist. Im Juli 2000 führte das Unternehmen MetalEtch DPS 300 und Silicon Etch DPS 300 ein, 12-Zoll-Ätzsysteme, die alle dielektrischen, Silizium- und Metallätzanwendungen unterstützen. Die Halbleiterätzgeräte von Applied Materials decken alle Branchen ab, vom Siliziumätzen bis zum Dielektrikumätzen.
Als Reaktion auf die technologische Entwicklung der Halbleiterindustrie erzielt Applied Materials weiterhin technologische Innovationen im Bereich des Ätzens. 2011 brachte Applied Materials ein neues Ätzsystem auf den Markt: AppliedCentura® SilviaTM. Die Ätzrate wurde um 40 % erhöht, wodurch die Ätzkosten pro Wafer reduziert wurden. Aus technischer Sicht sorgt die neue Technologie dafür, dass die Durchgangslöcher des Wafers glatter werden und ein höheres Aspektverhältnis aufweisen. Am 13. Juli 2015 kündigte Applied Materials das Ätzsystem AppliedCenturaTM Sym3TM an, ein Ätzgerät der nächsten Generation mit einer neuen Reaktionskammer, die Prozesse mit atomarer Präzision ermöglicht. Im Juni 2016 erzielte Applied Materials einen neuen Durchbruch in der Ätztechnologie mit der Einführung des Applied Producer®SelectraTM-Systems, dem branchenweit ersten ALE-Ätzgerät, das durch die Einführung neuer Materialentwicklungsmöglichkeiten zur Größenreduzierung von 3D-Logikchips und Speicherchips beiträgt.Die Abbildung zeigt einige Produkte von Applied Materials.
(3)Tokyo Electron Ltd. Unternehmens- und Gerätevorstellung
Tokyo Electron Ltd. Tokyo Electron ist ein führender Halbleiterausrüstungslieferant in Japan und vertreibt hauptsächlich Flachbildschirme und Halbleiterausrüstung. Bei der FPD-Fertigungsausrüstung erreichte der Anteil der Ätzmaschinen 83 %. Im Jahr 2018 lag der weltweite Marktanteil von Ätzgeräten für Flachbildschirme bei 71 %. Tokyo Electronics hat sich stets auf die Forschung und Entwicklung von Kerntechnologien konzentriert und blickt auf eine lange Geschichte in der Forschung und Entwicklung von Ätzgeräten zurück.
Im Jahr 2001 übernahm die Tokyo Electron Corporation das US-Unternehmen Supercritical Systems und erwarb die 100-nm-Prozesstechnologie. Im Jahr 2002 wurde das Plasmaätzsystem TeliusTM eingeführt, wodurch eine 70-nm-Prozesstechnologie entstand. Im Jahr 2005 war das Unternehmen der weltweit größte Vertreiber von Plasmaätzsystemen und brachte Produkte mit 65-nm- und 45-nm-Prozesstechnologie auf den Markt. Im Jahr 2006 wurde TeliusTM mit der neuesten Ätzkammer ausgestattet. Im Jahr 2010 brachte Tokyo Electronics ein neues Plasmaätzsystem CCM ^ {TM ^ J I auf den Markt. In Kombination mit TactrasTMRLSATMEtch ist diese Technologie eine revolutionäre Plasmatechnologie, die schonendes, energiearmes und hochelektronendichtes Ätzen ermöglicht. Im Jahr 2011 führte Tokyo Electronics den verbesserten Plasmaätzer TactrasTMVigusTM ein, der für Produkte mit 20-nm-Prozess geeignet ist. Im Jahr 2012 produzierte das Werk Kunshan von Tokyo Electronics China erfolgreich Teile für Plasmaätzgeräte für Flachbildschirme. 2013 brachte Tokyo Electronics das ICP-Plasmaätzsystem für Gen8-Panels auf den Markt, eine neue Technologie mit großen Vorteilen bei der Produktion großer Panels. 2014 führte Tokyo Electronics ein Ätzsystem mit geringen Verlusten und hohem Selektionsverhältnis für 3DNAND-Flash-Speicher und FinFET ein. 2016 brachte Tokyo Electronics ein neues Ätzsystem für die Produktion kleiner und mittelgroßer hochauflösender Flachbildschirme auf den Markt. 2017 produzierte und verkaufte Tokyo Electronics das ICP-Ätzsystem in Massenproduktion. Das neue System kann die Marktnachfrage nach hochauflösenden 4K- und 8K-Displays sowie nach Tablets mit großen Bildschirmen decken.
FOUNTYL TECHNOLOGIES PTE. LTD. wurde in Singapur gegründet, wir konzentrieren uns auf die Forschung und Entwicklung, Herstellung und technische Dienstleistungen von Präzision Keramikteile Seit mehr als 10 Jahren im Halbleiterbereich tätig. Unsere Hauptprodukte sind Keramikspannfutter, Keramikendeffektoren, Keramikkolben und Keramikvierkantbalken. Außerdem stellen wir verschiedene Keramikteile her (poröse Keramik, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid, Aluminiumnitrid und dielektrische Mikrowellenkeramik sowie andere fortschrittliche Keramik).