半導(dǎo)體零部件之射頻電源行業(yè)動態(tài)報告：半導(dǎo)體制程設(shè)備核心零部件射頻電源，國產(chǎn)驗證與替代加速.pdf

半導(dǎo)體零部件之射頻電源行業(yè)動態(tài)報告：半導(dǎo)體制程設(shè)備核心零部件射頻電源，國產(chǎn)驗證與替代加速。射頻電源為等離子體配套電源，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體與泛半導(dǎo)體領(lǐng)域。射頻電源主 要由射頻信號源、射頻功率放大器及阻抗匹配器組成，屬于可以產(chǎn)生固定頻率正 弦波、具有一定頻率的高頻交流電源，工作頻率一般處于 2MHz 至 60MHz 之間。 其本質(zhì)是等離子體配套電源，在低壓或常壓下產(chǎn)生等離子體，并利用等離子體不 同的化學(xué)性能，廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體工藝設(shè)備（PVD、PECVD、刻蝕、離子注入、 清洗）、LED、光伏、醫(yī)療等領(lǐng)域。

以 ICP 刻蝕機臺為例，ICP 放電系統(tǒng)通常使用兩個射頻功率源。第一個是 source RF，射頻功率源驅(qū)動線圈，一般外置且由介質(zhì)窗口與等離子體隔離開。射頻電 流流過線圈時會在線圈附近的等離子體中產(chǎn)生一個衰減距離為幾厘米的擾動波， 其擾動可在等離子體中感應(yīng)出射頻電流，將電磁場能量傳遞給電子，即驅(qū)動線圈 的射頻功率控制等離子體密度。第二個是 bias RF，射頻功率源加在基板上，產(chǎn) 生的直流偏壓可將離子吸引至晶圓上，作為偏壓電源可以獨立控制等離子體密度 和離子轟擊基板的能量。兩個 RF 電源搭配可以實現(xiàn)更高的蝕刻速率、更大的工 藝窗口，提高良率水平。

核心技術(shù)難點在于參數(shù)穩(wěn)定性、控制精度與阻抗匹配。射頻電源主要技術(shù)難點在 于電源波形、頻率和功率等參數(shù)穩(wěn)定性的提升，以及在腔體中激發(fā)出的等離子體 濃度、均勻度及相應(yīng)的控制精度，穩(wěn)定性與控制精度對于薄膜沉積厚度、密度、 應(yīng)力、速率，以及深孔刻蝕質(zhì)量至關(guān)重要。此外，半導(dǎo)體制程微縮化發(fā)展，3D IC 時代芯片制造工藝設(shè)備的電源系統(tǒng)面臨復(fù)雜工藝過程中功率輸送的一致性與準(zhǔn) 確性問題，各工藝步驟間的功率水平、氣體流量、壓力變化不一，致使等離子體 阻抗急劇變化，因此，射頻電源系統(tǒng)的功率傳輸與阻抗匹配的創(chuàng)新必須與工藝創(chuàng) 新保持同步。阻抗匹配器將射頻信號源與負(fù)載阻抗匹配，從而保證從射頻源輸出 的功率均可被等離子體負(fù)載全部吸收，即得到最大的輸出功率。

射頻電源為半導(dǎo)體設(shè)備核心零部件，全球市場規(guī)模達(dá)數(shù)十億美元。據(jù)芯謀研究統(tǒng) 計，2020 年我國晶圓廠商采購的射頻發(fā)生器金額占所有采購零部件產(chǎn)品的 10%， 僅次于石英件（11%）。據(jù)拓荊科技公告，2018 年至 2021 年一季度，射頻系 統(tǒng)及等離子體源占拓荊科技核心原材料采購額比重一直保持在 25%以上，主要 采購自美國，但國產(chǎn)化率有所提升，2018/2019/2020/2021Q1 美國占比分別為 100%/98.62%/90.95%/87.85%，中國占比分別為 0%/1.38%/8.68%/11.71%。 據(jù)恒州誠思 YH，2022 年全球射頻電源市場銷售額預(yù)計達(dá) 26.43 億美元，同比增 長 20.04%，其預(yù)測 2028 年該規(guī)模將達(dá)到 50.62 億美元，2022-2028 年 CAGR 達(dá) 11.44%。