半導體零部件之射頻電源行業動態報告：半導體制程設備核心零部件射頻電源，國產驗證與替代加速.pdf

半導體零部件之射頻電源行業動態報告：半導體制程設備核心零部件射頻電源，國產驗證與替代加速。射頻電源為等離子體配套電源，廣泛應用于半導體與泛半導體領域。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。 其本質是等離子體配套電源，在低壓或常壓下產生等離子體，并利用等離子體不 同的化學性能，廣泛應用于半導體工藝設備（PVD、PECVD、刻蝕、離子注入、 清洗）、LED、光伏、醫療等領域。

以 ICP 刻蝕機臺為例，ICP 放電系統通常使用兩個射頻功率源。第一個是 source RF，射頻功率源驅動線圈，一般外置且由介質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出射頻電流，將電磁場能量傳遞給電子，即驅動線圈 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 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 電源搭配可以實現更高的蝕刻速率、更大的工 藝窗口，提高良率水平。

核心技術難點在于參數穩定性、控制精度與阻抗匹配。射頻電源主要技術難點在 于電源波形、頻率和功率等參數穩定性的提升，以及在腔體中激發出的等離子體 濃度、均勻度及相應的控制精度，穩定性與控制精度對于薄膜沉積厚度、密度、 應力、速率，以及深孔刻蝕質量至關重要。此外，半導體制程微縮化發展，3D IC 時代芯片制造工藝設備的電源系統面臨復雜工藝過程中功率輸送的一致性與準 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，射頻電源系統的功率傳輸與阻抗匹配的創新必須與工藝創 新保持同步。阻抗匹配器將射頻信號源與負載阻抗匹配，從而保證從射頻源輸出 的功率均可被等離子體負載全部吸收，即得到最大的輸出功率。

射頻電源為半導體設備核心零部件，全球市場規模達數十億美元。據芯謀研究統 計，2020 年我國晶圓廠商采購的射頻發生器金額占所有采購零部件產品的 10%， 僅次于石英件（11%）。據拓荊科技公告，2018 年至 2021 年一季度，射頻系 統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%。 據恒州誠思 YH，2022 年全球射頻電源市場銷售額預計達 26.43 億美元，同比增 長 20.04%，其預測 2028 年該規模將達到 50.62 億美元，2022-2028 年 CAGR 達 11.44%。