随着半导体集成电路行业的推陈出新,电子器件不断走向微型化和集成化发展。在此趋势下,若想让这些间隔极小的微纳结构相互协同、互不干扰地工作,其两两之间的界线必须“泾渭分明”。于是,“薄膜沉积”成为了芯片的载体——晶圆制造过程中必不可少的关键技术。
薄膜沉积的作用是在芯片纳米级结构中逐层堆叠薄膜形成电路结构,包括半导体、介质、金属/金属化合物三大类。在晶圆制造的全部流程和工艺中,需要数层至数十层不同薄膜堆叠,而每层薄膜的特性、沉积材料、薄膜种类等均有较大差异,因此薄膜沉积具备较高行业壁垒。
作为薄膜沉积技术的一种,原子层沉积(ALD)正成为“后摩尔时代”的关键工艺技术,并有望率先实现国产化替代。以下,enjoy:
原子层沉积(ALD)技术
原子层沉积(Atomic Layer Deposition ,以下简称“ALD”)技术是一种基于有序、表面自饱和反应的化学气相薄膜沉积方法。通俗来说,可以将一层层亚纳米厚的薄膜均匀地“包”在物体表面。相较于PVD(物理气相沉积)和CVD(化学气相反应)等薄膜沉积技术,ALD的覆膜均匀性控制能力尤为突出,可在深沟槽、多孔介质和粒子周围沉积厚度完全均匀的涂层。
ALD设备的上述特性让其在28nm及以下制程逻辑芯片、DRAM芯片、3DNAND以及新型存储器、新型应用市场中的应用需求越来越大,已成为集成电路先进制程晶圆制造的关键设备,未来有望成为后摩尔时代的关键工艺技术。根据SEMI数据统计,薄膜沉积设备在晶圆制造环节设备中的投资占比仅次于光刻机,约为25%。
然而,全球半导体设备市场主要由美国、日本厂商主导,我国半导体行业制造仍需大量进口设备支持,国产化程度依然处于较低水平。据东方证券测算,2022年国内薄膜沉积设备国产化率估计仅为5.5%。
2022年以来,国际地缘政治日趋复杂,半导体供应链自主可控战略意义凸显。而半导体设备作为核心“卡脖子”领域,迎来了国产替代的黄金窗口期,ALD设备的国产替代进程也将进一步提速。
ALD国产化带来百亿市场
目前,国内拥有半导体ALD技术产业化能力的企业数量较少,国产半导体ALD设备业务规模与国际竞争对手相比整体偏小。在国产替代背景下,随着核心技术的不断突破、不同环节工艺水平的提升、量产的持续推进,国内半导体ALD设备企业具有广阔的发展空间。
在ALD技术和设备领域,君联资本所投企业微导纳米填补了国内空白。微导纳米是一家面向全球的高端设备制造商,以ALD技术为核心,专注于先进微米级、纳米级薄膜沉积设备的研发、生产与应用。据介绍,微导纳米拥有的技术均为自主研发,具备创新性及先进性,具备较高的技术壁垒,其生产的ALD设备在镀膜质量、产能水平、稳定运行能力等方面均达到国际同行业水平。
近年来,在成功将ALD技术应用于光伏领域后,微导纳米还进一步开发了对技术水平和工艺要求更高的半导体薄膜沉积设备,并实现了国产ALD设备在28nm集成电路制造关键工艺中的突破。
放眼全球,ALD在光伏、半导体、柔性电子等新型显示、MEMS、催化及光学器件等诸多高精尖领域均拥有良好的产业化前景。根据贝哲斯咨询对2021-2027年市场发展预测,全球ALD市场规模预计在2027年达到235.9亿元,在预测期内,ALD市场年均复合增长率将会达到11.5%。