近日，国产芯片行业传来消息，中微3nm 刻蚀机 Alpha 原型机的设计、制造、测试及初步的工艺开发和评估也已完成，进入了量产阶段，可以说领先世界，之前，中微的等离子体刻蚀设备已应用在国际一线客户从65纳米到14纳米、7纳米和5纳米及其他先进的集成电路加工制造生产线及先进封装生产线。

造出了3nm 的刻蚀机的中微，可以说是中国芯片行业的骄傲，什么是刻蚀机呢？

半导体工艺流程主要包括单晶硅片制造、IC设计、IC制造和IC封测等环节。在每个工艺环节中，都需要大量的软件和硬件设备。

单晶硅片制造需要单晶炉等设备，IC制造需要光刻机、刻蚀机、薄膜设备、扩散离子注入设备、湿法设备、过程检测等六大类设备。其中，光刻机、刻蚀机、薄膜设备为最主要的设备。

光刻机的工作原理是用光将掩膜版上的电路结构临时复制到硅片上。而刻蚀机的工作原理是按光刻机刻出的电路结构，在硅片上进行微观雕刻，刻出沟槽或接触孔。刻蚀利用显影后的光刻胶图形作为掩模，在衬底上腐蚀掉一定深度的薄膜物质，随后得到与光刻胶图形相同的集成电路图形。

如果说光刻是将图纸上的芯片电路设计通过类似照片冲印的技术印制到硅片上的技术，而刻蚀技术主要用于在芯片上进行微观雕刻。

打个比方，光刻机的工作就好像木匠用墨线在木板上画线，而刻蚀机的工作则是木匠在木板上按照墨线的痕迹雕花。

当然，刻蚀要比木匠雕花要难多了，因为芯片每个线条和深孔的加工精度，如同在人的头发丝直径的几千万分之一甚至上万分之一的面积上，进行有 50~60 层大楼的“微观世界”的建设。可以说，光刻机与刻蚀机的性能决定了芯片的工艺制程。

刻蚀机分为干刻、湿刻两种。其中湿刻一般依靠化学方法，需要有化学液体的参与；而干刻的过程则没有液体参与。目前，主流采用的就是等离子体干法刻蚀技术。

等离子体具备两个特点：等离子体中的气体化学活性很强，根据被刻蚀材料的不同，选择合适的气体，就可以更快地与材料进行反应，实现刻蚀的目的（在硅片上的刻蚀就是等离子体与硅反应）；另外一方面，等离子体是带电的，因此还可以利用电场对等离子体进行引导和加速，使其中的离子具备一定能量，当离子轰击被刻蚀物的表面时， 会将被刻蚀物材料的原子击出，从而依靠物理能量的转移来实现刻蚀（这有点像汽车开过水坑，把水溅出来一样）。等离子刻蚀机正是利用等离子体在晶圆表面进行集成电路（芯片）图形雕刻的工具。

在集成电路制造过程中需要多种类型的干法刻蚀工艺，应用涉及硅片上各种材料。被刻蚀材料主要包括介质、硅和金属等，通过与光刻、沉积等工艺多次配合可以形成完整的底层电路、栅极、绝缘层以及金属通路等。

所以刻蚀机和光刻机不同，有多种类，根据等离子体的产生的放电方式不同，大致分为两类，即CCP刻蚀机和ICP刻蚀机。

CCP刻蚀机，即电容耦合等离子体（capacitively coupled plasma，CCP）刻蚀机。ICP刻蚀机，即电感耦合等离子体(Inductively coupled plasma，ICP）刻蚀机。

需要刻蚀的材质，可以分为三大类

硅刻蚀机（polysilicon etch）：刻蚀单晶硅、多晶硅、硅化物等

电介质刻蚀机（dielectric etch）：刻蚀氧化硅、氮化硅、光刻胶等

导体（金属）刻蚀机（conductor etch）：刻蚀铝、钨、铜及合金层等

上述两类分类方式之间，有着较强的内在逻辑关系。CCP 能量低但可控性强，因此适合刻蚀单晶硅、多晶硅等硬度不高或较薄的材料，主要用于电介质材料的刻蚀工艺。而ICP 刻蚀能量较高，可调节性稍差，更适合刻蚀较硬的介质材料，主要用于硅刻蚀和金属刻蚀。

中微主要攻关的是CCP刻蚀机，除了CCP刻蚀机之外，中微在ICP刻蚀机上也做出了重大的突破，可用于7-5nm的存储芯片和逻辑芯片的前道工序刻蚀应用，已经完成了在中国大陆最先进生产线的量产验证，已经完成了在中国大陆最先进生产线的量产验证。中微目前还在攻破TSV 硅通孔刻蚀(主要用于集成电路芯片的TSV先进封装，产品型号如Primo TSV200E™）和金属硬掩膜刻蚀领域，从而实现实现了硅刻蚀、介质刻蚀、金属刻蚀的全覆盖。

尹志尧指出：自从成立以来，中微可以说是被美国起诉最多的公司，其中主要有四场大官司，这四场官司包括了专利诉讼，商业机密等多个方面，但是无一例外，中微都取得了胜利或者达成了和解。

当时，美国维科在MOCVD设备市场被中微打得节节败退，所以维科在纽约东区的联邦法院对中微半导体MOCVD设备的晶圆承载器 (即石墨盘) 供应商SGL展开了专利侵权诉讼,维科认为，在SGL为中微半导体设计的石墨盘产品中侵犯了其专利, 要求禁止SGL向中微半导体供货并赔偿巨额损失。

但其实这是维科的TurboDisk EPIK 700型号的MOCVD设备侵犯了中微半导体的晶圆承载器同步锁定的“通过化学汽相沉积在晶片上生长外延层的无基座式反应器”的发明专利。

不过美国法院还是支持了维科的诉讼请求，禁止了西格里碳素向中微公司供货。2018年年初，中微决定以其人之道还治其人之身。中微获悉，美方涉嫌侵犯中微专利权的设备即将从上海浦东国际机场进口，随即向上海海关提出扣留侵权嫌疑货物的申请。这批货物价值3000多万，直接给予了维科重创。

这让维科不得不开始正视中微的自主研发专利及其在中国的知识产权状况，主动与中微公司展开谈判，双方最终达成全球范围相互授权的和解协议。

如今，中微在蚀刻机领域已经全球领先，在薄膜设备领域也取得了突破。当然，从整个刻蚀领域来说，我们的企业还需要向全场景覆盖努力，随着3D NAND等3D IC产品的兴起和CMOS 图像传感器(CIS)和微机电系统MEMS的发展，和刻蚀设备愈加广泛的行业运用，间隙壁刻蚀、掩模刻蚀、回刻蚀、垂直深孔刻蚀、浅锥形轮廓刻蚀、大尺寸斜孔槽刻蚀等工艺场景也日益细化。

我们的企业也需要提高工艺覆盖率，不仅是刻蚀领域，整个芯片领域，我们也还没有实现芯片工艺的全国产覆盖，在高端工艺上和欧美还有5-10年的差距。

当然，我相信，如果中国多几个中微，那中国芯片产业将迎来更加飞速的发展。