北方华创：国产半导体设备的追梦者

3月21日，SEMICON China 邀请北京北方华创微电子装备有限公司总裁丁培军博士做了关于《做努力奔跑的国产半导体装备追梦者》演讲，丁总对半导体设备竞争格局及北方华创产品线做了详细论述，本次演讲提及Cubs PVD进展，表明公司客户开拓持续顺利。

以下为全文纪要（听录，仅供参考，具体以公司新闻稿为准）：

今天的演讲主要分为四个部分：

1. 中国半导体产业驶入快车道；

2. 装备是半导体产业的基石；

3.努力奔跑中的北方华创；

4.做半导体产业战略合作者

1、中国半导体产业驶入快车道

正如80-90年代PC和随后的mobile作为半导体产业的第一代，第二代driving force，目前新兴的emerging markets成为了半导体产业的第三代driving force，包括IOT、大数据、云计算、自动电子、机器人和VR/AR等新应用正驱动着第三波半导体产业快速增长。

中国具有全球最大的半导体产品消费市场，随着如5G、IOT等新兴emerging markets应用的出现，中国市场正不断扩大。

2、装备是半导体产业的基石

半导体设备是半导体产业的基础。根据半导体设备在整个IC产业的坐标：纵向来看，遵循摩尔定律继续往下；横向来看，更多的application和技术相结合，整合成为趋势。半导体设备是半导体产业的基础，没有半导体设备就很难支撑新的应用。

中国大陆正处于IC设备产业的一个黄金时期。全球IC设备市场快速增长，且中国占比正不断提高，此外中国目前已成为全球第二大半导体设备资本支出市场，仅次于韩国，预测至2020年将进一步缩小和韩国之间的差距，甚至超越韩国。总而言之，从设备市场和资本支来看，中国大陆正处于IC设备产业的一个黄金时期。

3、努力奔跑中的北方华创

IC芯片的工艺制造涉及到很多步骤，包括清洗（wet），刻蚀（etch）,化学气相淀积（CVD），离子注入（implant），光刻（旋涂coating、曝光exposure、显影developing），扩散（diffusion），化学机械抛光（CMP），物理汽相淀积等（PVD）。针对各个工艺流程，公司在：（1）Etch；（2）Thin film；（3）Wet；（4）Diffusion四个module具有对应的硬件和工艺解决方案，帮助客户提高产品性能。

【Etch solution】

从Etch而言，分为logic和memory，但应用层面都比较相似。对于gate相关的刻蚀公司具有dry clean，STI等工艺；相同的刻蚀工艺也可以用于DRAM和3D NAND。

下面是公司做的一些STI刻蚀的产品，包括Logic、Nor Flash和CIS等；此外还有一些Poly 刻蚀的结果，所有结果都能满足客户的需求。

公司在HM和Al Pad etch也表现优越。TiN的HM Etch。一般28nm以下，都是PVD沉积TiN做硬掩模来做刻蚀。对于TiN的HM Etch要求非常高。公司的这款刻蚀机不管从14nm到28nm的opening都能满足要求，baseline都完全匹配。此外公司在铝线刻蚀和铝Pad刻形貌上也都能满足客户的需要。另外公司的刻蚀机，还可以刻蚀其他的一些材料，如ITO等材料,其中ITO在显示领域越来越重要。

公司的刻蚀设备在IGBT和Si Super Junction/MOSFET功率器件中也有应用。IGBT，也就是现在大家都在推崇的沟槽栅的刻蚀。IGBT刻蚀有很多刻蚀细节的要求。一个是底部形貌问题：一种是平的，一种是U形的，还有一种是V形的，这个形貌非常重要。另外对Top Corner也是要求非常严格，因为Top Corner对Breakdown Voltage影响非常大。总的来说，不管是Top Corner还是Bottom Profile，公司的产品都达到了很高水平。另外，刻蚀除了对形貌的要求，还有一些电性的要求，公司也做到了很高水平。公司的刻蚀设备还可以用于Silicon base的Super Junction。总之，公司刻蚀设备具有好的剖面和损伤控制，高的ER和好的均匀性。

公司刻蚀设备还可以用于做sensor的MEMS相关器件。在这方面，公司各种形貌都可以达到高刻蚀水平。公司的工艺能力和设备的灵活性非常好，可以刻蚀各种客户需要的形貌来满足sensor的需要。

除了plasma相关的刻蚀，公司在dry etch（chemical-based）clean中也体现强项。（1）contact clean，aspect ratio约为13:1，底部的cleaning efficiency非常好，高达97%，F residue比竞争对手小一个量级，而且使用公司的contact clean技术接触电阻比常规的技术小将近5倍，因此在deep contact clean方面应用很好。（2）oxide recess，公司在oxide recess工艺中剖面是可控可选择的，可以是bowl profile，也可以是zero roofing profile。

公司在Epi SEG preclean中表现出low-reoxidation特性，在Dual Gate oxide preclean中采用low temperature工艺，对光刻胶没有损害。同时在STI oxide recess和Silicide/CT Dep preclean中展现的可调的剖面和可选择性都非常好。

【Thin film solution】

Thin film也可以分为logic和memory，公司的薄膜淀积工艺在Logic、DRAM和3D NAND都是适用的。第一部分是contact area，公司具有constant process。公司研发了十个腔室的平台。这个平台是至今在金属化的平台里最大的一个平台，后面有两个真空机，前面有一个大机械手，这样同时可以装十个腔室，而且都处于高真空下。这个平台及工艺满足了现有需求，客户非常认可。左面图是IC和3D封装的工艺结果。不管是IC和3D封装，公司做铜互连的工艺非常得到客户认可。右面图是做铝的工艺结果。公司设备在Hot Al、TTN、TaN工艺方面表现出色，具有稳定出色的工艺。二是公司在解决whisker和sticking问题上有一套整体的解决方案，提升客户的产量。

二是在IC和memory中非常重要的Hardmask  PVD。公司不同类型的产品可以将厚度和Rs的均一性同时做得非常出色，同时保证low stress和particle。

公司平台可以同时挂载3个ALD腔室和3个CVD腔室，而且配置灵活可调，采用公司平台制备的器件最优归一化resistivity比工业界典型值要低，这对于memory器件的speed帮助很大。此外，公司进一步降低了fluorine工艺，采用公司特殊的PVD实现了wide gap fill window和good process stability（WTW<2%）。

公司的PVD工艺在IGBT Hot Al和Silicon外延方面也得到了客户的认可。公司在IGBT中的薄膜处理工艺能力优异，而且对NiV film stress可以保证低于30MPa仍不发生翘曲。在Silicon外延中可以保证优异的厚度和Rs均一性，并且公司工艺在大规模生产中保持稳定。

【Wet Solution】

logic从底部到顶部每一步工艺都涉及Wet clean工艺，此外DRAM和3D NAND也都会应用wet clean工艺。

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

下图是post etch和polymer removal after TSV etch清洗及其表现。另外则是bench tool，同样可适用于RCA、PDC/oxide etch、PR strip、Nitride etch、solvent strip和Wafer reclaim等。公司的wet bench tool可以实现非常高效的particle removal，如下图所示。

总的来说，公司的wet tool都能够满足各种技术节点的需要，在各种clean应用中都做的非常出色。

【Diffusion Solution】

Diffusion在薄膜制程中的front-end应用更多，当然back-end也有应用，这一模块对于logic和memory应用也都是类似的。

公司的LPCVD产品可以生长各种film，包括α-Si/Poly、Pad-SiN、Spacer-SiN、HTO等，公司LPCVD工艺具有高可靠性，同时也展现出优异的工艺结果。

此外就是Oxidation，也就是生长各种氧化物薄膜，包括Pad-OX、Linear-OX、SAC-OX、Gate-OX等，公司产品具有高可靠性，平均uptime超过95%，此外公司工艺性能也具有强劲的竞争力。

Alloy是一种低温工艺，目前公司也有应用，但低温合金在实际中温度并不好控制，而公司低温工艺覆盖范围达到100到600℃，同时具备高可靠性。

此外，公司还具有Single wafer anneal工艺，即在post-etch等工艺后需要对wafer进行退火处理，去除表面粘污污染，公司工艺具有优异的wafer内和wafer间温度均一性，高效的温度控制，优异的颗粒性能，而且易于保持。同时公司工艺具有高生产能力和更低的CoO及CoC。

4、做半导体产业战略合作者

第一个例子是公司团队在进行PVD氮化铝研发时，基于paper中氮化铝的研究，与客户一起讨论决定开发产品，技术路线为高温路线（沉积温度为600-900度）。目前公司氮化铝产品销量和口碑都非常好，市场占有率在90%以上，公司该工艺将客户产品的生长时间从8小时缩短到5小时，大大降低了客户成本和效益并且显著提高了LED性能。另外一个例子是我们从客户提出做  Single Wafer Anneal 的系统到投入应用仅花费6个月的时间，最后测试结果 productivity增加了38%，也成为benchmark tool。

总之，北方华创能够为客户提供更先进的技术、更高效的成本、更快速的技术研发支持以及更全面到位的的服务，广受客户认可。