PE-ALD已覆盖SADP与BSI工艺,ALD半导体设备下游应用场景还有哪些增量?
ALD(原子层沉积)设备的应用增量主要来自三条主线:一是逻辑芯片先进制程的持续渗透,二是存储芯片的3D堆叠结构,三是先进封装与图像传感器等特色工艺的扩展。 以拓荆科技为例,其PE-ALD产品已覆盖28-14nm逻辑芯片的SADP、STI Liner工艺以及55-40nm的BSI工艺,同时Thermal-ALD正在研发中,瞄准金属栅极等更前沿的应用方向。
已覆盖场景:从逻辑到图像传感器
ALD设备在先进制程中的核心价值在于其原子层级的厚度控制能力。在28nm以下的FinFET结构中,Fin宽度远小于光刻机可制造的最小尺寸,需通过SADP(自对准双重成像)工艺实现,而ALD沉积的Spacer材料宽度直接决定Fin宽度,是制约逻辑芯片先进程度的核心因素之一。
拓荆科技的PE-ALD产品(FT-300T)已实现产业化应用,覆盖逻辑芯片28-14nm的SADP、STI Liner工艺,以及55-40nm的BSI(背照式图像传感器)工艺。BSI工艺用于CMOS图像传感器制造,ALD在其中的应用进一步拓展了设备的市场空间。此外,该产品还可用于2.5D、3D TSV先进封装。
增量空间:存储堆叠与先进封装
存储芯片是ALD设备的重要增量市场。3D NAND Flash通过堆叠层数提升存储密度,层数越多,对薄膜沉积工艺的要求越高。拓荆科技已有ALD产品(FT-300H)面向128层以上3D NAND Flash以及19/17nm DRAM存储芯片的晶圆制造,目前处于研发阶段。
从行业趋势看,芯片向3D化发展后,堆叠层数与薄膜工艺直接挂钩,薄膜沉积设备在3D NAND Flash产线资本开支中的占比(26%)明显高于2D时代(18%)。ALD作为薄膜沉积中增长最快的细分品类,在存储堆叠升级中的需求弹性值得关注。
未来方向:Thermal-ALD的金属栅极潜力
ALD设备可细分为PE-ALD(等离子体增强)和Thermal-ALD(热处理)两类。拓荆科技的Thermal-ALD产品(T-300T)面向28nm以下制程,沉积金属化合物薄膜材料,目前处于研发阶段。金属栅极是先进制程中的关键工艺环节,Thermal-ALD在这一领域的潜力是行业关注的方向之一。
从竞争格局看,ALD市场由东京电子(45%)、应用材料(29%)、泛林半导体(26%)等国际巨头主导。国内厂商中,拓荆科技的PE-ALD在国内处于领先地位,可广泛应用于14nm及以下逻辑芯片;北方华创的ALD产品目前覆盖到28nm节点。
常见问题
ALD设备在半导体薄膜沉积市场中占比多少?
ALD目前占半导体薄膜沉积设备市场约11%,虽然占比不高,但因其能满足先进制程和3D结构的严苛需求,被称为“兵家必争之地”,是需求增长最快的细分品类。
PE-ALD和Thermal-ALD有什么区别?
PE-ALD(等离子体增强原子层沉积)和Thermal-ALD(热处理原子层沉积)是ALD的两种技术路线。PE-ALD适用于介质材料薄膜,拓荆科技的PE-ALD已覆盖SADP、STI Liner和BSI工艺;Thermal-ALD面向金属化合物薄膜材料,目前国内厂商相关产品尚在研发阶段。
除了逻辑芯片,ALD还应用于哪些下游领域?
ALD的应用范围已从逻辑芯片扩展到存储芯片(3D NAND Flash、DRAM)、CMOS图像传感器(BSI工艺)以及TSV先进封装等领域。随着芯片制程进步和3D化趋势加深,ALD设备的应用场景还在持续拓宽。