一、薄膜沉積設備行業(yè)簡介

薄膜沉積是指在硅片等襯底上沉積待處理的薄膜材料，所沉積薄膜材料主要是二氧化硅、氮化硅、多晶硅等非金屬以及銅等金屬，沉積膜可為無定形、多晶的或者單晶。

二、薄膜沉積設備分類

薄膜沉積設備主要負責各工藝步驟中的介質層與金屬層的沉積，包括CVD(化學氣相沉積)、PVD(物理氣相沉積)和ALD(原子層沉積)等，其中ALD屬于CVD的分支。按照沉積工藝不同，薄膜沉積設備分為CVD設備、PVD設備和ALD設備。

1、物理氣相沉積

物理氣相沉積（PVD設備）是以物理機制來進行薄膜沉積技術，過程不涉及化學反應，主要包括蒸鍍、濺鍍、電弧等離子體鍍膜、離子鍍膜、分子束外延鍍膜等幾大類。

蒸鍍是指在高真空腔體中通過電阻、電子束、高頻感應、電弧和激光等蒸鍍源對蒸鍍材料進行加熱，使之達到熔化、氣化溫度，使蒸鍍材料的原子或分子從其表面氣化逸出形成蒸汽流，入射到待蒸鍍基板表面，凝結形成固態(tài)薄膜的的一種鍍膜技術。

濺鍍通常指磁控濺鍍，是指利用帶電荷的粒子在電場中加速后具有一定動能的特點，在1.3×10-3Pa的真空狀態(tài)充入惰性氣體，并在基材(陽極)和金屬靶材(陰極)之間加上高壓直流電，由于輝光放電產生的電子激發(fā)惰性氣體，產生等離子體，將金屬靶材的原子轟出，沉積在基材上。

分子束外延(MBE)是是一種特殊的真空鍍膜工藝，即沿襯底材料晶軸方向逐層生長薄膜。MBE可制備幾十個原子層的單晶薄膜，以及交替生長不同組分、不同摻雜的薄膜而形成超薄層量子顯微結構材料。

2、化學氣相沉積

化學氣相沉積（CVD設備）是通過化學反應的方式，利用加熱、等離子或光輻射等各種能源，在反應器內使氣態(tài)或蒸汽狀態(tài)的化學物質在氣相或氣固界面上經化學反應形成固態(tài)沉積物的技術，是一種通過氣體混合的化學反應在硅片表面沉積薄膜的工藝，可應用于絕緣薄膜、硬掩模層以及金屬膜層的沉積。

3、原子層沉積

原子層沉積(ALD)是可以將物質以單原子膜形式過循環(huán)反應逐層沉積在基底表面，形成對復雜形貌的基底表面全覆蓋成膜的方法。在ALD工藝過程中，通過將不同的反應前驅體以氣體脈沖的形式交替送入反應室中，因此具有自限制生長的特點，可精確控制薄膜的厚度，制備的薄膜具有均勻的厚度和優(yōu)異的一致性，臺階覆蓋率高，特別適合深槽結構中的薄膜生長，對于多維結構體表面精確成膜需求具有不可替代的應用。由于ALD設備可以實現(xiàn)高深寬比、極窄溝槽開口的優(yōu)異臺階覆蓋率及精確薄膜厚度控制，因此在結構復雜、薄膜厚度要求精準的先進邏輯芯片、DRAM和3DNAND制造中，ALD是必不可少的核心設備之一。

三、中國薄膜沉積設備行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

目前國內布局沉積設備的廠商主要有沈陽拓荊、北方華創(chuàng)、中微公司與盛美上海，其中沈陽拓荊布局PECVD、SACVD以及ALD，產品已廣泛應用于國內14nm以上晶圓制造產線；北方華創(chuàng)布局PVD、APCVD、APCVD以及用于功率等的PECVD、ALD，其中PVD設備獨領風騷；中微公司2022年新的針對MiniLED市場的MOCVD將實現(xiàn)0-1放量，WLPCVD研發(fā)也取得突出進展；盛美上海前道大馬士革ECD設備已實現(xiàn)批量訂單；SiNLPCVD客戶端進行量產認證，未來有望放量賦能。數(shù)據(jù)顯示，2023年中國薄膜沉積設備行業(yè)市場規(guī)模約80億美元。

圖表：2021-2023年中國薄膜沉積設備行業(yè)市場規(guī)模

四、薄膜沉積設備行業(yè)發(fā)展前景

隨著集成電路制造不斷向更先進工藝發(fā)展，單位面積集成的電路規(guī)模不斷擴大，芯片內部立體結構日趨復雜，所需要的薄膜層數(shù)越來越多，對絕緣介質薄膜、導電金屬薄膜的材料種類和性能參數(shù)不斷提出新的要求。在90nmCMOS工藝大約需要40道薄膜沉積工序。在3nmFinFET工藝產線，則超過100道薄膜沉積工序，涉及的薄膜材料由6種增加到近20種，對于薄膜顆粒的要求也由微米級提高到納米級。只有薄膜沉積設備的不斷創(chuàng)新和進步才能支撐集成電路制造工藝向更小制程發(fā)展。

目前，半導體行業(yè)的薄膜沉積設備中，PVD設備與CVD設備均已初步實現(xiàn)國產化，而ALD設備作為先進制程所必須的工藝設備，在大規(guī)模量產方面國內廠商尚未形成突破。當技術節(jié)點向14納米甚至更小的方向升級時，與PVD設備和CVD設備相比，ALD設備的必要性更加凸顯。面對半導體設備向高精度化與高集成化方向發(fā)展的趨勢，以及國產化進程加快的背景下，國產半導體ALD設備迎來前所未有的發(fā)展契機。

《2024-2029年中國半導體設備行業(yè)市場分析及發(fā)展前景預測報告》由中研普華產業(yè)研究院撰寫，本報告對該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進行了分析，重點分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢預測等等。報告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動態(tài)，對行業(yè)在產品方面提供了參考建議和具體解決辦法。