从微导纳米看国产ALD设备厂商的崛起

2022-11-25 20:27:45 来源: 龚佳佳

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半导体设备作为半导体产业链的核心环节之一，是支撑半导体制造的基石。2021年，中国已成为了半导体设备的最大市场，销售额增长 58%，达到 296 亿美元，实现了连续第四年的增长。

10月27日~29日，以“凝聚芯合力，发展芯设备”为主题的第十届(2022)中国半导体设备年会暨半导体设备与核心部件展示会(CSEAC) 在无锡太湖国际博览中心召开，国内原子层沉积设备的领军者——江苏微导纳米科技股份有限公司（以下简称“微导纳米”）携多款重磅产品参展。

实现赶超的底气

微导纳米成立于2015年，以原子层沉积（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。因其独道的技术领先性，微导纳米迅速崛起，成为了镀膜设备细分市场的领军企业，并于2021年获评国家专精特新“小巨人”企业，公司连续两年ALD产品收入规模在国内同类企业中排名第一。

半导体设备属于我国芯片制造领域的短板之一，国产化率不高，但近些年，在国家政策的扶持下，涌现了一波又一波的设备厂商。目前，国内半导体设备厂商在薄膜沉积、刻蚀、清洗、去胶等众多细分领域已能满足成熟制程工艺及部分先进制程需求，并实现大规模出货。

ALD设备属于薄膜沉积设备的细分领域之一，据悉微导纳米国产 ALD 设备已经在28nm 集成电路制造关键工艺（高介电常数栅氧层材料沉积环节）中取得了“从0到1”的突破。微导纳米的副董事长兼首席技术官黎微明博士在接受半导体行业观察采访时表示，ALD是一种基于饱和表面反应的化学气相薄膜沉积技术, 对温度和反应物通量的变化不太敏感，与普通的溅射(sputtering)、化学气相沉积 (CVD)、等离子体增强化学气相沉积 (PECVD) 及有机金属化学气相沉积 (MOCVD) 等传统薄膜制程技术相比，ALD设备主要有三大优势：

第一,保型性好，利用ALD技术制备的薄膜几乎具备100% 的阶梯覆盖能力；第二，能够实现精准的膜厚控制，ALD技术将物质转化为原子层尺度的固态膜，一层一层地沉积在基底表面，从而获得厚度及性能精准控制的亚纳米级薄膜；第三，该项技术可用于研发薄膜新材料，例如在氧化薄膜中掺杂更高介质材料以提高薄膜的稳定性。

黎微明博士介绍到，ALD设备应用领域十分广泛，除了半导体外，还可以用于光伏、柔性电子、新型显示、新能源、催化及光学等诸多高精尖领域。从成立至今，微导纳米在半导体及泛半导体领域ALD设备的出货量，已经达到了将近2000个腔体，处于全球领先地位。

从市场份额来看，在已经量产的高效电池技术领域，微导纳米ALD设备市占率达到了70%~80%，在其同类产品中市场占有率稳居全球第一梯队；而在集成电路领域，微导纳米于2019年启动半导体ALD设备的研发工作，仅用了不到两年的时间，自主研发的国内首套High-k 原子层沉积设备已通过28nm工艺测试和器件验证，设备总体表现和工艺关键性能参数达到国际同类水平，并获得了客户重复订单认可。

黎微明博士指出，之所以能够取得如此瞩目的成绩，离不开研发人员的共同努力。据透露，微导纳米核心技术团队深耕薄膜沉积技术三十余年，目前公司拥有化学、物理、材料学等众多跨专业、多层次的研发人员，占比超过员工总数的40%。公司已持续开发十余种氧化物、氮化物等薄膜材料。2021年公司研发投入占营业收入比例近23%。

一直以来，微导纳米深刻意识到技术创新的重要性，着手建立了产业化应用中心，并配备了高级别的洁净室与半导体检测设备。在紧跟客户和市场需求的同时，公司不断研发创新的材料工艺和设备技术，持续对行业技术进行前瞻式探索，坚持将材料创新与工艺创新协同。据悉，微导纳米先后被认定为江苏省原子层沉积技术工程技术研究中心、江苏省外国专家工作室、江苏省博士后创新实践基地、江苏省研究生工作站等科研平台，与复旦大学、南京大学、澳大利亚新南威尔士大学、芬兰赫尔辛基大学等知名院校建立了良好的合作关系，共同推进 ALD 技术的创新发展。

专注ALD技术，产品线多元化布局

在此次中国半导体设备年会暨半导体设备与核心部件展示会上，微导纳米带来了全新iTomic Hik & MeT系列原子层沉积镀膜系统。据黎微明博士介绍，该系统兼容8至12英寸单片热ALD量产工艺，采用原创设计的反应腔、源输送系统以及精确控温方案，可满足优异的薄膜均匀性和重复性需求，更适合三维和高深宽比器件结构内的薄膜生长。微导纳米为此可配置多至4种独立的高温前驱体输送系统，满足多元掺杂工艺需求，目前该设备已通过28nm量产工艺验证。

微导纳米iTomic Hik & MeT系列原子层沉积镀膜系统

此外，黎微明博士还给笔者介绍了iTomic MW系列批量式原子层沉积镀膜系统，该设备采用创新的批量型（mini-batch）腔体设计，可一次处理25片12英寸晶圆，适用于成膜速率低，对厚度和产能要求高的关键工艺及应用。与炉管型设备相比，iTomic MW系列 ALD设备在减少颗粒度的同时，大大降低了热过程，避免芯片器件在制程中的热损伤。

iTomic MW系列批量式原子层沉积镀膜系统

除了这两款产品，微导纳米还有iTomic PE系列等离子体增强原子层沉积镀膜系统、iTomic Lite系列轻型原子层沉积镀膜系统、Trancendor 晶圆真空传输系统、iTomic MIS团簇系列原子层沉积镀膜系统等半导体及泛半导体领域设备。

黎微明博士表示，独立的ALD技术并不能带来完善的解决方案，以光伏领域为例，微导纳米在ALD核心技术的基础上，扩展了PEALD、PECVD以及高温扩散设备。为了能够更好地服务客户，微导纳米将进一步延伸与核心技术相关的配套解决方案。

这一点，微导纳米的财报业绩显示，2019-2020 年，微导纳米专用设备销售收入占主营业务收入的比例分别为 93.59%、95.74%， ALD 设备销售收入是公司主营业务收入的主要构成。到了2021年，ALD 设备销售占比下降至70.29%，与之相对的是配套产品及服务中的设备改造业务大幅上升，占比由 2020 年的4.26%上升至 29.71%。

力争领先，披荆斩棘赴未来

“要成为世界级的微纳技术解决方案装备制造商！” 黎微明博士谈及企业愿景时强调，“我们的使命是创新驱动，引领未来，为客户创造价值。”

当被问及国产ALD设备面临的最大挑战时，黎微明博士坚信，我国的ALD技术本身不会落后于国际，但短期内在关键零部件实现国产化方面仍存在一定的难度。不过黎微明博士也指出，无锡政府给予半导体装备及关键零部件产业的支持力度非常大，相信假以时日，一定会取得新成果，未来关键零部件的国产化率也会越来越高。

面对产业发展的不确定性，黎微明博士表示，半导体领域是典型的周期性市场，为此微导纳米也制定了充分的战略规划：一方面，微导纳米科已于11月15日获得证监会同意发行股票注册的批复，即将登陆科创板。其中募集资金将主要投入基于原子层沉积技术的半导体配套设备、光伏和柔性电子设备的扩产升级项目，以及集成电路高端装备产业化应用中心项目。另一方面，微导纳米下属四大事业部，分别是半导体、光伏、新能源、新材料，公司业务不会过分受到单一产业的影响。

“虽然当前国际形势低迷，但从长远角度来看，市场对ALD设备的需求将持续扩张，这一点是毋庸置疑的。” 黎微明博士强调道。

数据显示，2020年全球ALD设备市场规模约19亿美元，但随着半导体、光伏、医疗设备等最终使用产业的需求增加，以及太阳能电池的使用数量增加，预计2026年市场规模约为32亿美元。

毫无疑问，在半导体领域，先进工艺的推动，以及晶圆制造过程中所需要的金属层数越来越多，对绝缘介质薄膜、导电金属薄膜的材料种类和性能参数提出的新要求越来越高，ALD设备以及工艺技术愈发成为后摩尔时代不可或缺的关键一环，而微导纳米作为国内少数能在短期内快速反馈并协助客户解决产线上ALD技术问题的设备厂商之一，必将会给产业发展带来“芯动力”，我们拭目以待！

责任编辑：sophie

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: 半导体行业观察

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