北方華創 ：國產半導體設備的追夢者

3月21日 ，SEMICON China 邀請北京北方華創微電子裝備有限公司總裁丁培軍博士做了關於《做努力奔跑的國產半導體裝備追夢者》演講 ，丁總對半導體設備競爭格局及北方華創產品線做了詳細論述 ，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. 中國半導體產業駛入快車道 ；

2. 裝備是半導體產業的基石；

3.努力奔跑中的北方華創 ；

4.做半導體產業戰略合作者

1、中國半導體產業駛入快車道

正如80-90年代PC和隨後的mobiles作為半導體產業的第一代 ，第二代driving force ，目前新興的emerging markets成為了半導體產業的第三代driving force ，包括IOT 、大數據 、雲計算 、自動電子 、機器人和VR/AR等新應用正驅動著第三波半導體產業快速增長 。

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

2 、裝備是半導體產業的基石

半導體設備是半導體產業的基礎 。根據半導體設備在整個IC產業的坐標 ：縱向來看 ，遵循摩爾定律繼續往下 ；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業的基礎 ，沒有半導體設備就很難支撐新的應用 。

中國大陸正處於IC設備產業的一個黃金時期 。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 ，僅次於韓國 ，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 。總而言之 ，從設備市場和資本支來看 ，中國大陸正處於IC設備產業的一個黃金時期 。

3 、努力奔跑中的北方華創

IC芯片的工藝製造涉及到很多步驟 ，包括清洗（wet） ，刻蝕（etch）,化學氣相澱積（CVD） ，離子注入（implant） ，光刻（旋塗coating 、曝光exposure 、顯影developing） ，擴散（diffusion） ，化學機械拋光（CMP） ，物理汽相澱積等（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 ，幫助客戶提高產品性能 。

【Etch solution】

從Etch而言 ，分為logic和memory ，但應用層麵都比較相似 。對於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於DRAM和3D NAND 。

下麵是公司做的一些STI刻蝕的產品 ，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也表現優越 。TiN的HM Etch 。一般28nm以下 ，都是PVD沉積TiN做硬掩模來做刻蝕 。對於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 ，也就是現在大家都在推崇的溝槽柵的刻蝕 。IGBT刻蝕有很多刻蝕細節的要求 。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 。總的來說 ，不管是Top Corner還是Bottom Profile ，公司的產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於Silicon base的Super Junction 。總之 ，公司刻蝕設備具有好的剖麵和損傷控製 ，高的ER和好的均勻性 。

公司刻蝕設備還可以用於做sensor的MEMS相關器件 。在這方麵 ，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中也體現強項 。（1）contact clean ，aspect ratio約為13:1 ，底部的cleaning efficiency非常好 ，高達97% ，F 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的技術小將近5倍 ，因此在deep contact clean方麵應用很好 。（2）oxide recess ，公司在oxide recess工藝中剖麵是可控可選擇的 ，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中展現的可調的剖麵和可選擇性都非常好 。

【Thin film solution】

Thin film也可以分為logic和memory ，公司的薄膜澱積工藝在Logic 、DRAM和3D NAND都是適用的 。第一部分是contact area ，公司具有constant process 。公司研發了十個腔室的平台 。這個平台是至今在金屬化的平台裏最大的一個平台 ，後麵有兩個真空機 ，前麵有一個大機械手 ，這樣同時可以裝十個腔室 ，而且都處於高真空下 。這個平台及工藝滿足了現有需求 ，客戶非常認可 。左麵圖是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 。右麵圖是做鋁的工藝結果 。公司設備在Hot Al 、TTN 、TaN工藝方麵表現出色 ，具有穩定出色的工藝。二是公司在解決whisker和sticking問題上有一套整體的解決方案 ，提升客戶的產量 。

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

公司平台可以同時掛載3個ALD腔室和3個CVD腔室 ，而且配置靈活可調 ，采用公司平台製備的器件最優歸一化resistivity比工業界典型值要低 ，這對於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外延方麵也得到了客戶的認可 。公司在IGBT中的薄膜處理工藝能力優異 ，而且對NiV film stress可以保證低於30MPa仍不發生翹曲 。在Silicon外延中可以保證優異的厚度和Rs均一性 ，並且公司工藝在大規模生產中保持穩定 。

【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 ，可適用於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 。另外則是bench tool，同樣可適用於RCA 、PDC/oxide etch 、PR strip 、Nitride etch 、solvent strip和Wafer reclaim等 。公司的wet bench tool可以實現非常高效的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點的需要 ，在各種clean應用中都做的非常出色 。

【Diffusion Solution】

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

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

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並不好控製 ，而公司低溫工藝覆蓋範圍達到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等工藝後需要對wafer進行退火處理 ，去除表麵粘汙汙染 ，公司工藝具有優異的wafer內和wafer間溫度均一性 ，高效的溫度控製 ，優異的顆粒性能 ，而且易於保持 。同時公司工藝具有高生產能力和更低的CoO及CoC 。

4 、做半導體產業戰略合作者

第一個例子是公司團隊在進行PVD氮化鋁研發時 ，基於paper中氮化鋁的研究 ，與客戶一起討論決定開發產品 ，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並且顯著提高了LED性能 。另外一個例子是美獅會從客戶提出做  Single Wafer Anneal 的係統到投入應用僅花費6個月的時間 ，最後測試結果 productivity增加了38% ，也成為benchmark tool 。

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