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 。