SADP工艺中,ALD(原子层沉积)硬掩膜版直接决定了Fin的宽度,而该工艺需要多次刻蚀,因此ALD沉积设备与刻蚀设备是产业链中直接且最确定受益的两大环节。在22nm制程中,Fin宽度仅14.67nm,远小于光刻机可制造的最小尺寸,必须依靠SADP工艺突破极限,这也让ALD设备成为先进制程的“兵家必争之地”。

SADP工艺如何拉动设备需求

SADP(自对准双重成像)工艺的核心逻辑,是用ALD沉积的氧化硅硬掩膜版厚度来控制最终Fin的宽度。在流程中,首先通过光刻和刻蚀形成心轴结构,随后用ALD设备沉积氧化硅硬掩膜版,再经过干法刻蚀形成侧墙形状、去除辅助层,最终还要再次干法刻蚀去除多余氧化硅。这一整套流程中刻蚀步骤显著增加,直接带动了刻蚀设备的用量需求。

与此同时,ALD虽然在整个流程中只使用一次,却决定了最终的芯片制程——没有ALD沉积的硬掩膜版,后续工艺无从谈起。因此,先进制程的推进对ALD设备形成了刚性的、不可替代的需求拉动。

两大受益环节的市场逻辑

从市场数据看,制程升级对设备需求的拉动十分明显。薄膜沉积工序数从90nm CMOS工艺的40道,增长到3nm FinFET工艺产线的100道;而在3D NAND架构中,薄膜沉积设备在产线资本开支中的占比从2D时代的18%提升至26%,刻蚀设备占比更是从20%大幅提升至50%。

具体到受益环节,可以归纳为下表:

受益环节受益逻辑关键设备
ALD沉积设备硬掩膜版厚度直接决定Fin宽度,是先进制程核心瓶颈等离子体增强ALD(PE-ALD)、热处理ALD(Thermal-ALD)
刻蚀设备SADP流程需多次干法刻蚀,工序量随制程进步明显增加干法刻蚀设备

国产设备厂商布局

在国内市场,薄膜沉积设备领域已有厂商在ALD方向展开布局。拓荆科技的PEALD设备已实现产业化应用,覆盖28-14nm的SADP工艺,其产品工艺覆盖180-14nm制程的逻辑芯片;北方华创在PVD、CVD和ALD三大技术方向均有布局,ALD产品技术节点覆盖至28nm。两家厂商在ALD领域的进展,为国内先进制程设备供应链提供了重要支撑。

常见问题

SADP工艺中,ALD硬掩膜版的作用是什么?

ALD沉积的氧化硅硬掩膜版厚度直接控制Fin的最终宽度。在22nm制程中,Fin宽度仅14.67nm,远小于光刻极限,ALD沉积的Spacer材料宽度因此成为制约逻辑芯片先进程度的核心因素之一。

为什么SADP工艺会拉动刻蚀设备需求?

SADP流程包含多次刻蚀步骤:形成心轴结构、刻蚀侧墙形状、去除辅助层、最终去除多余氧化硅。这种多重刻蚀需求正是先进制程对刻蚀设备需求明显增加的直接原因。

除ALD和刻蚀设备外,还有哪些环节受益?

SADP工艺的前段流程还涉及辅助层沉积(多晶硅或四氮化三硅)和光刻步骤,但ALD与刻蚀是其中需求拉动最直接、最核心的环节。此外,3D NAND架构的演进也会同步提升薄膜沉积与刻蚀设备的整体需求。