沉积、光刻、刻蚀以及等离子注入是半导体和超越摩尔领域制造工艺的4大关键技术。在新晶圆产线的投资建设中,约80%的投资用于购买设备,薄膜沉积设备更是占据其中约25%的比重。业界主流的薄膜沉积工艺主要有原子层沉积(ALD)、物理式真空镀膜(PVD)和化学式真空镀膜(CVD)等。其中ALD属于CVD的一种,是当下最先进的薄膜沉积技术。调研机构GIR相关报告表明,全球原子层沉积(ALD)设备的市场规模在2021-2026年的年复合增长率预计达到25.1%,将从2019年的10.661亿美元增至2026年的26.129亿美元。

 

图1:半导体设备的投资占比情况

 

40年ALD积淀加持,思锐智能携手国家级创新中心加速产业布局

“专注ALD创新、助力超越摩尔“,2021年5月,ALD设备和服务提供商——青岛四方思锐智能技术有限公司(以下简称思锐智能或SRII)与国家智能传感器创新中心(以下简称国创中心或NISIC)的战略合作签约仪式在上海正式启动,思锐智能总经理聂翔先生、国创中心副总裁焦继伟博士代表出席现场签约。双方向与会人员表示,此次战略合作将面向超越摩尔领域,基于原子层沉积(ALD)技术开展MEMS、CMOS图像传感器等重要领域的联合研发,携手深度合作,致力于加速超越摩尔领域的产业落地与技术创新。

 

图2:聂翔先生(左)与焦继伟博士代表双方正式签署战略合作


    
聂翔先生表示:“以上海为代表的长三角地区是中国半导体产业的高地,国创中心也是中国超越摩尔领域首屈一指的领导者机构。借力思锐智能旗下BENEQ公司近40年ALD技术的研发经验以及世界一流的ALD设备和解决方案,双方深度合作,将共同组建超越摩尔领域的技术中心和产业化中心,以开放包容的机制为行业提供全面、系统的技术解决方案,一起推进超越摩尔领域的产业化与创新化发展。”其中,思锐智能的8”ALD设备已经在国创中心的超越摩尔研发中试线上成功装备,对标国家战略性新兴产业的发展需求。

 

焦继伟博士表示:“国创中心与思锐智能的战略合作将以ALD设备和技术作为起点和支点,未来在制造设备的本土化,包括半导体的新材料、MEMS新工艺,以及ALD人工智能、互联网新应用等方向进行探索。此次签约仪式标志着双方合作跨上新的台阶,我们期待双方以及更多产业伙伴在超越摩尔的赛道上携手前进,共同发展。”

 

ALD技术成“首选”,BENEQ TransformTM 突破产能效率边界和性能新高度
事实上,随着新材料、新制程、新工艺在新兴半导体制造行业的应用与发展,ALD技术可以使得材料以单原子膜(0.1nm)形式沉积在基板表面的特性,在沉积层的厚度控制、3D异形材料表面均匀度、表面无针孔、折射率等方面具有显著优势,因此特别适用于MEMS、CMOS图像传感器等产品的制造与生产,并逐渐成为超越摩尔领域的镀膜沉积技术首选。

 

图3:思锐智能旗下BENEQ公司半导体业务负责人Patrick Rabinzohn远程连线阐述ALD在超越摩尔领域的应用案例

 

对此,思锐智能全资子公司——BENEQ全新推出的TransformTM 系列设备是专为超越摩尔应用市场提供的具有竞争力的ALD解决方案。TransformTM 平台采用了全新的集群设计和尖端的镀膜沉积技术,可以为8”及以下晶圆的表面沉积多种材料,包括Al2O3、SiO2、AlN、TiN等氧化物与氮化物,并实现完全保形和高均匀性的薄膜沉积。

 

图4:代表业界顶尖通用型ALD技术的TransformTM 系列设备

 

BENEQ半导体业务负责人Patrick Rabinzohn 表示:“TransformTM 平台兼容单片、批量、热法以及等离子体等功能,是目前业界仅有、集多项功能于一体的通用型先进平台。不仅如此,TransformTM 平台更具备灵活配置的优势,客户可以根据自身需求,选择‘3组ALD模块 + 预加热模块’构建TransformTM的标准配置 、或‘2组ALD模块 + 预加热模块’构建TransformTM Lite的简化配置,实现差异化、更具效益的生产和管理方式,并在主流厂商中开拓了意向订单。”


以镀膜沉积50纳米的氧化铝为例,若采用标准配置的TransformTM系统,最多的产量可以达到每小时40片晶圆以上,即使Lite设备也能达到每小时25片以上,这于整个行业对ALD的传统认知可谓颠覆性的技术突破!


据Patrick介绍,BENEQ TransformTM 平台已经通过SEMI S2/S8认证,支持SECS/GEM标准,并逐渐向12”晶圆的成熟沉积技术迈进,将为客户提供了灵活、可靠、高产能的半导体晶圆镀膜量产解决方案。

 

拓宽市场应用矩阵,以通用型ALD技术赋能广泛行业创新
除了纵向的技术、性能、产能突破,凭借BENEQ先进的通用型ALD技术,思锐智能正在拓展更多前沿垂直行业的应用创新。


在远程连线芬兰专家另一场演讲中,BENEQ半导体业务技术总监Alexander Perros介绍道:“BENEQ通用型ALD技术的超越摩尔应用矩阵十分丰富,包括功率器件、滤波器、MEMS和CIS等。同时,BENEQ针对不同的细分市场推出了不同的ALD解决方案,主要包括高K介电质、表面钝化、ALD成核层、化学阻挡层、防潮层以及抗反射膜等等。“ 例如,表面钝化,可以用不同ALD材料来实现表面钝化,防潮层则在封装上发挥关键作用;这些均在广泛的应用中具备很强的通用性。

 

图5:BENEQ通用型ALD技术的应用领域矩阵示例

 

总结而言,ALD是传统半导体制程所需的先进技术之一,也是新兴半导体、泛半导体和以光学镀膜为代表的非半导体行业发展的关键技术。思锐智能正通过提供尖端、创新、灵活的ALD设备和服务解决方案,致力于成为世界一流的ALD设备和服务供应商。