Análisis del mercado nacional e internacional de equipos de grabado.

En 2018, el mercado global de equipos de grabado alcanzó un valor aproximado de 10 mil millones de dólares estadounidenses. Con la reducción de los nodos de procesamiento de chips, los pasos de grabado se incrementaron aún más y la demanda de máquinas de grabado también aumentó. China se convertirá en el mayor mercado mundial de equipos para semiconductores, mientras que los equipos de grabado, deposición, limpieza y prueba han logrado avances a nivel nacional. En comparación con la caída trimestral del mercado global de semiconductores, el mercado chino de equipos para semiconductores ha mostrado una tendencia al alza.

La industria de equipos de grabado presenta una alta concentración, y Pan Forest Semiconductor ocupa la mitad del mercado de máquinas de grabado. Con el avance de la tecnología de semiconductores, el número de capas de interconexión de dispositivos aumenta y el uso de equipos de grabado de medios continúa en aumento. Panglin Semiconductor aprovecha el menor costo de sus equipos y su diseño relativamente simple, superando gradualmente a TEL y otras empresas en el mercado de equipos de 65 nm y 45 nm, ocupando más de la mitad del mercado global y convirtiéndose en el líder de la industria. Según datos de The Information Network, la participación de mercado de Panglin Semiconductor en la industria de equipos de grabado ha aumentado gradualmente desde 2012, pasando de aproximadamente el 45 % en 2012 a aproximadamente el 58 % en 2019, reemplazando principalmente la participación de Tokyo Electronics Company. La participación de mercado de Tokyo Electron cayó del 30 % en 2012 al 18 % en 2019, pero se mantuvo en segundo lugar. Applied Materials ocupa constantemente el tercer lugar, representando aproximadamente el 19 por ciento del mercado en 2017. Las tres empresas principales representaron el 94% de la participación total del mercado en 2017, con una alta concentración industrial y obvias barreras técnicas.

(1)Introducción de Lam Research y sus equipos

Con el desarrollo de la miniaturización de chips, es necesario crear patrones de características más complejos y delgados en el desarrollo de circuitos integrados, por lo que los materiales dieléctricos (aislantes) y metálicos (conductores) añadidos durante el proceso de deposición deben eliminarse selectivamente. La técnica principal del grabado iónico reactivo consiste en bombardear la superficie de la oblea con iones (partículas cargadas) para eliminar material. Para características clave más pequeñas, el grabado de capas atómicas es un método común, y el ALE puede eliminar varias capas atómicas de material. Lam Research produce una gama de equipos para el grabado de diferentes materiales.

Lam Research es uno de los fabricantes más antiguos de equipos de grabado y actualiza constantemente sus equipos para adaptarse al ritmo del desarrollo de semiconductores. Como se muestra, la actividad inicial de la empresa fue la producción de equipos de grabado. La primera máquina de grabado, AutoEtch 480, se presentó en 1981, y los equipos de grabado compatibles con el proceso de 1,5 μm se desarrollaron en 1982, y los equipos de grabado compatibles con el proceso de 0,8 μm se desarrollaron en 1989. La empresa desarrolló el primer equipo de grabado en seco ICP en 1992, el primer equipo de grabado medio ICP de doble frecuencia en 1995, aplicable a chips de proceso de 350 nm, y los productos de la serie 2300 en el año 2000, aplicables a chips de proceso de 180 nm. La figura muestra los diagramas de los productos AutoEtch 690 y Lam Research 2300, respectivamente.

A finales de 2014, la compañía incorporó la función ALE a su serie Flex de sistemas de grabado de medios de 350 nm, la cual se aplica principalmente a medios mixtos de baja y ultra baja k, así como a 3DNAND de alta relación de aspecto, apertura, ranura y contacto. El sistema utiliza la avanzada tecnología de Pulso de Modo Mixto (AMMP) de la compañía. La alta selectividad de la tecnología AMMP mejora el efecto de grabado de ALE, lo que permite su uso en películas dieléctricas de ALE, como la sílice, en chips lógicos de nueva generación y operaciones de fundición. Además, la serie de productos Kiyo de la compañía también cuenta con la función ALE, principalmente para grabado de FinFET, tres puertas, 3DNAND y dieléctrico/puerta metálica de alta k.

El grabado dieléctrico graba principalmente patrones en materiales aislantes para formar una barrera entre las partes conductoras de los dispositivos semiconductores. En dispositivos avanzados, estas estructuras pueden ser muy altas y delgadas, e involucrar materiales complejos y sensibles. Incluso a nivel atómico, una ligera desviación del perfil de características objetivo puede afectar negativamente el rendimiento eléctrico del dispositivo. Para crear con precisión estas complejas estructuras, Lam Research ofrece la familia de productos Flex®, una tecnología diferenciada y una capacidad enfocada en aplicaciones críticas de corrosión dieléctrica, como se muestra en la figura.

La uniformidad, repetibilidad y capacidad de ajuste se logran mediante un diseño único de plasma restringido, de pequeño volumen y multifrecuencia, y la familia de productos Flex garantiza la generación continua de plasma, el grabado continuo de tamaños críticos y una mayor productividad y rendimiento.

El grabado de conductores se utiliza principalmente para formar microestructuras eléctricamente activas dentro de semiconductores, donde incluso pequeños cambios pueden crear defectos eléctricos que afectan el rendimiento del dispositivo. En la fabricación de circuitos integrados, con el desarrollo de la sutileza de las dimensiones clave, el proceso de grabado está revolucionando las leyes fundamentales de la física y la química. Lam Research ha diseñado la familia de productos Kiyo R para garantizar el grabado preciso de las dimensiones y patrones clave, garantizar el rendimiento eléctrico de los dispositivos y mejorar la productividad, como se muestra en la figura.

La tecnología Hydra patentada de Kiyo en sus productos mejora la consistencia de la dimensión crítica (CD) al corregir la variabilidad del modo de entrada y mejora la capacidad de grabado de la capa atómica mediante plasma (ALE) para lograr un control de la variabilidad a escala atómica apto para producción.

En el grabado en seco, el proceso de grabado por plasma para eliminar silicio u otros materiales en la profundidad de la oblea de silicio se denomina grabado profundo de silicio. Estos grabados se utilizan principalmente en ranuras profundas para el aislamiento de píxeles en sensores de imagen CMOS, ranuras en dispositivos de potencia y otros dispositivos, TSV y otros dispositivos críticos con alta relación de aspecto. Durante el procesamiento, estas estructuras clave se forman principalmente mediante el grabado continuo de múltiples materiales, pero cada nuevo material cambia durante el proceso. Para la tecnología de grabado profundo de silicio, Lam Research ha desarrollado la familia de productos Syndion R (Syndion R), que proporciona una rápida conmutación de procesos y control de profundidad, lo que permite un mejor control de la uniformidad en diferentes obleas de silicio, como se muestra en la figura. Gracias a sus excelentes características de control de proceso, esta serie de productos no solo se puede aplicar a los procesos tradicionales de corrosión de un solo paso, sino que también tiene buenas perspectivas de aplicación en el desarrollo de procesos de alternancia rápida, que pueden garantizar un daño mínimo y una uniformidad de profundidad precisa.

El proceso de grabado de metal desempeña un papel fundamental en la unión de los componentes individuales que forman los circuitos integrados, como la formación de cables y conexiones eléctricas. Estos orificios también permiten perforar máscaras metálicas duras cuyas características de modo son demasiado pequeñas para las máscaras convencionales, lo que permite una contracción continua de la dimensión característica. Para lograr estos pasos críticos de grabado, Lam Research ha presentado la familia de productos Versys@Metal, una familia de tecnologías que aumenta considerablemente la capacidad de producción. Su exclusiva estructura de cavidad simétrica también permite controlar de forma independiente la uniformidad del CD y el perfil del dispositivo, como se muestra en la figura.

(2)Empresa de Materiales Aplicados y sus equipos

Como el mayor proveedor mundial de equipos y servicios para semiconductores, Applied Materials cuenta con una sólida experiencia en equipos de grabado. Estos equipos cuentan con una larga trayectoria de desarrollo, liderando numerosos avances tecnológicos. Ya en 1997, la compañía lanzó un dispositivo de grabado DPS para circuitos integrados, Silicon Etch DPSCentura, aplicable a la fabricación de chips de 0,25 μm e inferiores. Es el sistema de grabado de silicio líder a nivel mundial y uno de los productos de grabado más exitosos de la industria.

En 1999, la empresa presentó el sistema Silicon Etch DPS PlusCentura, compatible con espesores de 0,1 μm e inferiores. En julio de 2000, presentó los sistemas de grabado MetalEtch DPS 300 y Silicon Etch DPS 300 de 30 cm, compatibles con todas las aplicaciones de grabado dieléctrico, de silicio y de metal. Los equipos de grabado de semiconductores de Applied Materials abarcan todas las industrias, desde el grabado de silicio hasta el grabado dieléctrico.

En respuesta al desarrollo tecnológico de la industria de semiconductores, Applied Materials continúa logrando innovación tecnológica en el campo del grabado. En 2011, Applied Materials lanzó un nuevo sistema de grabado, AppliedCentura® SilviaTM. La tasa de grabado se incrementó en un 40%, reduciendo el costo de grabado por oblea. Desde un punto de vista técnico, la nueva tecnología hace que el orificio pasante de la oblea sea más liso y tenga una relación de aspecto más alta. El 13 de julio de 2015, Applied Materials anunció el sistema de grabado AppliedCen-trisTM Sym3TM, un dispositivo de grabado de próxima generación con una nueva cámara de reacción que permite procesos de precisión a nivel atómico. En junio de 2016, Applied Materials logró un nuevo avance en la tecnología de grabado con el lanzamiento del sistema Applied Producer®SelectraTM, el primer dispositivo de grabado ALE de la industria, que ayuda a reducir el tamaño de los chips lógicos 3D y los chips de memoria mediante la introducción de nuevas capacidades de ingeniería de materiales.La figura muestra algunos productos de Applied Materials.

(3)Presentación de la empresa y sus equipos de Tokyo Electron Ltd.

Tokyo Electron Ltd. es un proveedor líder de equipos para semiconductores en Japón, que vende principalmente pantallas planas y equipos para semiconductores. En la fabricación de equipos para FPD, la cuota de mercado de las máquinas de grabado alcanzó el 83 %. En 2018, la cuota de mercado global de equipos para grabado de pantallas planas alcanzó el 71 %. Tokyo Electronics siempre se ha centrado en la investigación y el desarrollo de tecnologías clave y cuenta con una amplia trayectoria en la investigación y el desarrollo de equipos de grabado.

En 2001, Tokyo Electron Corporation adquirió Supercritical Systems, una empresa estadounidense, y adquirió la tecnología de proceso de 100 nm. En 2002, se introdujo el sistema de grabado de plasma medio TeliusTM, creando una tecnología de proceso de 70 nm. En 2005, la empresa ocupó el primer puesto en las ventas del mercado mundial de sistemas de grabado de plasma y lanzó productos de tecnología de proceso de 65 nm y 45 nm. En 2006, TeliusTM fue equipado con la última cámara de grabado S En 2010, Tokyo Electronics lanzó un nuevo sistema de grabado de plasma CCM ^ {TM ^ J I. Combinado con TactrasTMRLSATMEtch, esta tecnología es una tecnología de plasma revolucionaria que permite un grabado no dañino, de baja energía y alta densidad de electrones. En 2011, Tokyo Electronics introdujo el grabador de plasma TactrasTMVigusTM mejorado, que se puede aplicar a productos de proceso de 20 nm. En 2012, la planta de Kunshan de Tokyo Electronics China produjo con éxito piezas para grabadores de plasma para pantallas planas. En 2013, Tokyo Electronics lanzó el sistema de grabado por plasma ICP para paneles Gen8, una nueva tecnología con importantes ventajas en la producción de paneles de gran tamaño. En 2014, introdujo un sistema de grabado de baja pérdida y alta tasa de selección para memoria flash 3DNAND y FinFET. En 2016, para la producción de paneles planos de alta definición de tamaño pequeño y mediano, Tokyo Electronics lanzó un nuevo sistema de grabado. En 2017, Tokyo Electronics produjo y comercializó en masa el sistema de grabado ICP, que satisface las necesidades del mercado de alta resolución 4K y 8K, así como de tabletas de pantalla grande.

FOUNTYL TECHNOLOGIES PTE. LTD. se encuentra en Singapur, nos centramos en la investigación y el desarrollo, la fabricación y los servicios técnicos de piezas de cerámica de precisión en el campo de los semiconductores durante más de 10 años. Nuestros productos principales son mandriles de cerámica, efectores finales de cerámica, émbolos de cerámica y vigas cuadradas de cerámica, y producimos varias piezas de cerámica (cerámica porosa, alúmina, zirconia, nitruro de silicio, carburo de silicio, nitruro de aluminio y cerámica dieléctrica de microondas y otras cerámicas avanzadas).