薄膜沉积的四大技术路线——CVD(化学气相沉积)、PVD(物理气相沉积)、ALD(原子层沉积)与外延沉积——特点各异、适用领域不同,彼此之间不存在明显的替代关系。因此,半导体薄膜设备的技术壁垒并不体现为某一种“通用能力”,而是分散在各条路线内部:PECVD、LPCVD、溅射PVD、蒸镀PVD等细分技术各有独立的工艺门槛,壁垒最终表现为各细分方向的专有工艺与长期经验积累,而非一套统一标准。这也解释了为何该市场高度分散——占比最大的PECVD份额也只有33%。

四大路线为何并存

在半导体制造中,薄膜沉积与刻蚀可理解为两个相反的环节:薄膜材料无差别沉积到硅片表面后,再通过刻蚀去除不需要的部分,最终使晶体管集成为电路。沉积的材料主要包括多晶硅、介质材料(绝缘)与金属材料(导电)。

四大类方法各自衍生出多种技术:CVD中有针对不同制程的PECVD、LPCVD等,PVD则包括溅射PVD和蒸镀PVD。每种设备因特点存在差异、适用领域不同,因而不构成明显替代。要在这一市场中立足,更多考验的是厂商对薄膜材料覆盖的广度与深度。

细分赛道的独立门槛

各细分品类占比差异明显,也印证了壁垒的分散性:

细分品类占比
PECVD33%
溅射PVD19%
管式CVD12%
ALD11%
非管式11%
其他(含SACVD)6%
LPCVD4%
电镀ECD4%

其中ALD被视为“兵家必争之地”:其性能可较好满足先进制程与3D结构需求,虽占比为11%,但需求增长最快。ALD通过循环引入反应物、逐层生长,可对材料厚度实现原子层级别控制;在先进制程的自对准双重成像(SADP)工艺中,ALD沉积的Spacer材料宽度决定Fin的宽度,是制约逻辑芯片先进程度的核心因素之一。此外,ALD设备还可细分为等离子体增强原子层沉积(PE-ALD)与热处理原子层沉积(Thermal-ALD),两者工艺路径亦不相同。

常见问题

四大薄膜沉积路线之间会互相取代吗?

不会。CVD、PVD、ALD与外延沉积因特点存在差异、适用领域不同,不存在明显的替代关系。壁垒因此表现为各细分方向的专有工艺与经验积累,而非某一项统一能力。

为什么薄膜沉积设备市场高度分散?

因为每条细分路线都有独立的工艺门槛,且市场构成分散,占比最多的PECVD份额也只有33%。厂商需要覆盖多种薄膜材料与工艺,才能具备竞争力,这使单一厂商难以通吃全部赛道。

ALD为何被视为关键方向?

ALD能够较好满足先进制程和3D结构的需求,可对材料厚度实现原子层级别控制。在先进制程的SADP工艺中,ALD沉积的Spacer宽度决定Fin的宽度,是制约逻辑芯片先进程度的核心因素之一,因此成为各厂商重点布局的方向。