ALD(原子层沉积)在SADP(自对准双重成像)工艺中通过沉积氧化硅硬掩膜版并精确控制其厚度,直接决定了FinFET结构中Fin的宽度,是制约先进制程芯片制造的核心技术之一。在政策支持下,国内ALD设备国产化进程正在加速,但与国际巨头仍存在技术差距。

在22nm制程的FinFET结构中,Fin的宽度为14.67nm,远小于光刻机所能制造的最小尺寸,因此需要借助SADP工艺来实现。在这一工艺中,首先在硅片上形成心轴结构,随后通过ALD工艺沉积一层氧化硅作为硬掩膜版。ALD所沉积的这层氧化硅的厚度,直接决定了最终Fin的宽度。 如果缺少ALD这一步骤,后续的刻蚀流程将无法进行,因此ALD技术在先进制程中扮演着“兵家必争之地”的角色。

政策如何推动ALD设备国产化

国家层面的产业政策,如国家集成电路产业投资基金(大基金)的注资,以及针对半导体设备企业的税收优惠,为国产ALD设备的研发和产业化提供了关键的资金与市场支持。例如,拓荆科技的前十大股东中就包括国家集成电路产业投资基金股份有限公司,这直接助力了其ALD产品的研发与验证。

这些政策显著提升了国产ALD设备在主流晶圆厂的采购份额。从长江存储、华虹无锡等厂商的招标数据来看,以拓荆科技和北方华创为代表的国产设备商,其薄膜沉积设备(含ALD)的中标数量在近年来呈现增长趋势,国产化率在部分产线已达到一定水平。

国内外ALD设备商的技术差距与市场格局

从全球竞争格局看,ALD设备市场主要由应用材料、泛林半导体和东京电子等国际巨头垄断,其中东京电子在ALD领域的市场份额高达45%。相比之下,国内设备商的技术布局仍存在差距。

  • 拓荆科技:其PEALD设备已实现产业化应用,可覆盖28-14nm制程的SADP工艺,是国内ALD技术布局的领先者。
  • 北方华创:其ALD产品目前技术节点覆盖到28nm,与拓荆科技的14nm节点存在一定差距。

尽管国产ALD设备已实现从无到有的突破,但在先进制程(如10nm以下)和高端产品线上,与国际巨头的技术代差依然明显。随着政策的持续加码,预计国产ALD设备将加速向更高制程节点突破,并在更多晶圆厂产线中实现批量应用,逐步打破海外垄断。

常见问题

ALD技术为何在SADP工艺中不可替代?

ALD技术能够以原子层级别精确控制薄膜厚度,这是其他沉积技术无法做到的。 在SADP工艺中,正是依靠ALD沉积的氧化硅硬掩膜版的厚度来定义Fin的宽度,其精度直接决定了芯片的最终制程。

国内哪家厂商的ALD设备技术更先进?

拓荆科技的PEALD设备已覆盖14nm制程,而北方华创的ALD产品目前覆盖到28nm。 从技术节点上看,拓荆科技在ALD领域的布局更为领先,其产品已广泛应用于14nm及以下的逻辑芯片制造。

政策对ALD设备国产化的具体影响是什么?

政策主要通过资本注入(如大基金投资)和产线验证机会(如国产化率要求)来推动国产ALD设备的发展。 这帮助国产设备商获得了宝贵的研发资金和进入主流晶圆厂供应链的机会,从而加速了技术迭代和市场渗透。

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