北方華創(chuàng)：國產(chǎn)半導體設備的追夢者

3月21日，SEMICON China 邀請北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司總裁丁培軍博士做了關于《做努力奔跑的國產(chǎn)半導體裝備追夢者》演講，丁總對半導體設備競爭格局及北方華創(chuàng)產(chǎn)品線做了詳細論述，本次演講提及Cubs PVD進展，表明公司客戶開拓持續(xù)順利。

以下為全文紀要（聽錄，僅供參考，具體以公司新聞稿為準）：

今天的演講主要分為四個部分：

1. 中國半導體產(chǎn)業(yè)駛入快車道；

2. 裝備是半導體產(chǎn)業(yè)的基石；

3.努力奔跑中的北方華創(chuàng)；

4.做半導體產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略合作者

1、中國半導體產(chǎn)業(yè)駛入快車道

正如80-90年代PC和隨后的mobile作為半導體產(chǎn)業(yè)的第一代，第二代driving force，目前新興的emerging markets成為了半導體產(chǎn)業(yè)的第三代driving force，包括IOT、大數(shù)據(jù)、云計算、自動電子、機器人和VR/AR等新應用正驅(qū)動著第三波半導體產(chǎn)業(yè)快速增長。

中國具有全球最大的半導體產(chǎn)品消費市場，隨著如5G、IOT等新興emerging markets應用的出現(xiàn)，中國市場正不斷擴大。

2、裝備是半導體產(chǎn)業(yè)的基石

半導體設備是半導體產(chǎn)業(yè)的基礎。根據(jù)半導體設備在整個IC產(chǎn)業(yè)的坐標：縱向來看，遵循摩爾定律繼續(xù)往下；橫向來看，更多的application和技術相結合，整合成為趨勢。半導體設備是半導體產(chǎn)業(yè)的基礎，沒有半導體設備就很難支撐新的應用。

中國大陸正處于IC設備產(chǎn)業(yè)的一個黃金時期。全球IC設備市場快速增長，且中國占比正不斷提高，此外中國目前已成為全球第二大半導體設備資本支出市場，僅次于韓國，預測至2020年將進一步縮小和韓國之間的差距，甚至超越韓國?？偠灾?，從設備市場和資本支來看，中國大陸正處于IC設備產(chǎn)業(yè)的一個黃金時期。

3、努力奔跑中的北方華創(chuàng)

IC芯片的工藝制造涉及到很多步驟，包括清洗（wet），刻蝕（etch）,化學氣相淀積（CVD），離子注入（implant），光刻（旋涂coating、曝光exposure、顯影developing），擴散（diffusion），化學機械拋光（CMP），物理汽相淀積等（PVD）。針對各個工藝流程，公司在：（1）Etch；（2）Thin film；（3）Wet；（4）Diffusion四個module具有對應的硬件和工藝解決方案，幫助客戶提高產(chǎn)品性能。

【Etch solution】

從Etch而言，分為logic和memory，但應用層面都比較相似。對于gate相關的刻蝕公司具有dry clean，STI等工藝；相同的刻蝕工藝也可以用于DRAM和3D NAND。

下面是公司做的一些STI刻蝕的產(chǎn)品，包括Logic、Nor Flash和CIS等；此外還有一些Poly 刻蝕的結果，所有結果都能滿足客戶的需求。

公司在HM和Al Pad etch也表現(xiàn)優(yōu)越。TiN的HM Etch。一般28nm以下，都是PVD沉積TiN做硬掩模來做刻蝕。對于TiN的HM Etch要求非常高。公司的這款刻蝕機不管從14nm到28nm的opening都能滿足要求，baseline都完全匹配。此外公司在鋁線刻蝕和鋁Pad刻形貌上也都能滿足客戶的需要。另外公司的刻蝕機，還可以刻蝕其他的一些材料，如ITO等材料,其中ITO在顯示領域越來越重要。

公司的刻蝕設備在IGBT和Si Super Junction/MOSFET功率器件中也有應用。IGBT，也就是現(xiàn)在大家都在推崇的溝槽柵的刻蝕。IGBT刻蝕有很多刻蝕細節(jié)的要求。一個是底部形貌問題：一種是平的，一種是U形的，還有一種是V形的，這個形貌非常重要。另外對Top Corner也是要求非常嚴格，因為Top Corner對Breakdown Voltage影響非常大?？偟膩碚f，不管是Top Corner還是Bottom Profile，公司的產(chǎn)品都達到了很高水平。另外，刻蝕除了對形貌的要求，還有一些電性的要求，公司也做到了很高水平。公司的刻蝕設備還可以用于Silicon base的Super Junction?？傊?，公司刻蝕設備具有好的剖面和損傷控制，高的ER和好的均勻性。

公司刻蝕設備還可以用于做sensor的MEMS相關器件。在這方面，公司各種形貌都可以達到高刻蝕水平。公司的工藝能力和設備的靈活性非常好，可以刻蝕各種客戶需要的形貌來滿足sensor的需要。

除了plasma相關的刻蝕，公司在dry etch（chemical-based）clean中也體現(xiàn)強項。（1）contact clean，aspect ratio約為13:1，底部的cleaning efficiency非常好，高達97%，F(xiàn) residue比競爭對手小一個量級，而且使用公司的contact clean技術接觸電阻比常規(guī)的技術小將近5倍，因此在deep contact clean方面應用很好。（2）oxide recess，公司在oxide recess工藝中剖面是可控可選擇的，可以是bowl profile，也可以是zero roofing profile。

公司在Epi SEG preclean中表現(xiàn)出low-reoxidation特性，在Dual Gate oxide preclean中采用low temperature工藝，對光刻膠沒有損害。同時在STI oxide recess和Silicide/CT Dep preclean中展現(xiàn)的可調(diào)的剖面和可選擇性都非常好。

【Thin film solution】

Thin film也可以分為logic和memory，公司的薄膜淀積工藝在Logic、DRAM和3D NAND都是適用的。第一部分是contact area，公司具有constant process。公司研發(fā)了十個腔室的平臺。這個平臺是至今在金屬化的平臺里最大的一個平臺，后面有兩個真空機，前面有一個大機械手，這樣同時可以裝十個腔室，而且都處于高真空下。這個平臺及工藝滿足了現(xiàn)有需求，客戶非常認可。左面圖是IC和3D封裝的工藝結果。不管是IC和3D封裝，公司做銅互連的工藝非常得到客戶認可。右面圖是做鋁的工藝結果。公司設備在Hot Al、TTN、TaN工藝方面表現(xiàn)出色，具有穩(wěn)定出色的工藝。二是公司在解決whisker和sticking問題上有一套整體的解決方案，提升客戶的產(chǎn)量。

二是在IC和memory中非常重要的Hardmask  PVD。公司不同類型的產(chǎn)品可以將厚度和Rs的均一性同時做得非常出色，同時保證low stress和particle。

公司平臺可以同時掛載3個ALD腔室和3個CVD腔室，而且配置靈活可調(diào)，采用公司平臺制備的器件最優(yōu)歸一化resistivity比工業(yè)界典型值要低，這對于memory器件的speed幫助很大。此外，公司進一步降低了fluorine工藝，采用公司特殊的PVD實現(xiàn)了wide gap fill window和good process stability（WTW<2%）。

公司的PVD工藝在IGBT Hot Al和Silicon外延方面也得到了客戶的認可。公司在IGBT中的薄膜處理工藝能力優(yōu)異，而且對NiV film stress可以保證低于30MPa仍不發(fā)生翹曲。在Silicon外延中可以保證優(yōu)異的厚度和Rs均一性，并且公司工藝在大規(guī)模生產(chǎn)中保持穩(wěn)定。

【Wet Solution】

logic從底部到頂部每一步工藝都涉及Wet clean工藝，此外DRAM和3D NAND也都會應用wet clean工藝。

公司具有Single wafer cleaning和Bench tool。首先是single wafer cleaning，可適用于RCA、pre/post film clean、 post CMP final clean、BEOL-post etch clean和Scrubber等。

下圖是post etch和polymer removal after TSV etch清洗及其表現(xiàn)。另外則是bench tool，同樣可適用于RCA、PDC/oxide etch、PR strip、Nitride etch、solvent strip和Wafer reclaim等。公司的wet bench tool可以實現(xiàn)非常高效的particle removal，如下圖所示。

總的來說，公司的wet tool都能夠滿足各種技術節(jié)點的需要，在各種clean應用中都做的非常出色。

【Diffusion Solution】

Diffusion在薄膜制程中的front-end應用更多，當然back-end也有應用，這一模塊對于logic和memory應用也都是類似的。

公司的LPCVD產(chǎn)品可以生長各種film，包括α-Si/Poly、Pad-SiN、Spacer-SiN、HTO等，公司LPCVD工藝具有高可靠性，同時也展現(xiàn)出優(yōu)異的工藝結果。

此外就是Oxidation，也就是生長各種氧化物薄膜，包括Pad-OX、Linear-OX、SAC-OX、Gate-OX等，公司產(chǎn)品具有高可靠性，平均uptime超過95%，此外公司工藝性能也具有強勁的競爭力。

Alloy是一種低溫工藝，目前公司也有應用，但低溫合金在實際中溫度并不好控制，而公司低溫工藝覆蓋范圍達到100到600℃，同時具備高可靠性。

此外，公司還具有Single wafer anneal工藝，即在post-etch等工藝后需要對wafer進行退火處理，去除表面粘污污染，公司工藝具有優(yōu)異的wafer內(nèi)和wafer間溫度均一性，高效的溫度控制，優(yōu)異的顆粒性能，而且易于保持。同時公司工藝具有高生產(chǎn)能力和更低的CoO及CoC。

4、做半導體產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略合作者

第一個例子是公司團隊在進行PVD氮化鋁研發(fā)時，基于paper中氮化鋁的研究，與客戶一起討論決定開發(fā)產(chǎn)品，技術路線為高溫路線（沉積溫度為600-900度）。目前公司氮化鋁產(chǎn)品銷量和口碑都非常好，市場占有率在90%以上，公司該工藝將客戶產(chǎn)品的生長時間從8小時縮短到5小時，大大降低了客戶成本和效益并且顯著提高了LED性能。另外一個例子是我們從客戶提出做  Single Wafer Anneal 的系統(tǒng)到投入應用僅花費6個月的時間，最后測試結果 productivity增加了38%，也成為benchmark tool。

總之，北方華創(chuàng)能夠為客戶提供更先進的技術、更高效的成本、更快速的技術研發(fā)支持以及更全面到位的的服務，廣受客戶認可。