设备业繁荣期冲进世界前十，ASM的ALD和EPI有何特色？

时间：2023-01-07 21:05:02

关键字： ASM ALD EPI

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[导读]凭借过去两年大两位数的增长，ASM在2019年冲进全球前十大半导体设备厂商之列。ASM在中国市场的表现更可称为“炸裂”，据ASM中国区总经理徐来表示，ASM中国区销售额2018年比2017年增长了3倍，2019年与2020年还延续高增长，其中2019年销售额比2017年增长了4倍。过去几年，包括中国在内的全球晶圆产能扩充及新工艺的投入，让半导体设备厂商迎来繁荣期，各家财报都非常好看，其中ASM的表现就异常出色，凭借过去两年大两位数的增长，在2019年冲进全球前十大半导体设备厂商之列。ASM在中国市场的表现更可称为“炸裂”，据ASM中国区总经理徐来表示，ASM中国区销售额2018年比2017年增长了3倍，2019年与2020年还延续高增长，其中2019年销售额比2017年增长了4倍。

凭借过去两年大两位数的增长，ASM在2019年冲进全球前十大半导体设备厂商之列。ASM在中国市场的表现更可称为“炸裂”，据ASM中国区总经理徐来表示，ASM中国区销售额2018年比2017年增长了3倍，2019年与2020年还延续高增长，其中2019年销售额比2017年增长了4倍。过去几年，包括中国在内的全球晶圆产能扩充及新工艺的投入，让半导体设备厂商迎来繁荣期，各家财报都非常好看，其中ASM的表现就异常出色，凭借过去两年大两位数的增长，在2019年冲进全球前十大半导体设备厂商之列。ASM在中国市场的表现更可称为“炸裂”，据ASM中国区总经理徐来表示，ASM中国区销售额2018年比2017年增长了3倍，2019年与2020年还延续高增长，其中2019年销售额比2017年增长了4倍。

2019前十五大半导体设备商

数据来源:VLSI

徐来分析，ASM全球市场高速增长的驱动力之一是公司主打产品单原子层沉积设备（Atomic Layer Deposition, ALD）的高速增长。

原子层沉积技术，是一种基于有序、表面自饱和反应的化学气相薄膜沉积方法。通俗来说，可以将一层层亚纳米厚的薄膜均匀地‘’包’‘’在物体表面。这种能够将各种功能材料，在亚纳米尺度上实现均匀包覆的技术，很好地解决了目前功能器件中的缺陷和均匀性问题。

ALD工艺示意图

图片来源：ASM官网与参考资料1

原子层沉积的主要原理如图所示：ALD最大的特点是将传统的化学气相反应有效地分解成两个半反应，当目标成分是AB时，先向腔体内部通入一种前驱体A，它会与基底的表面基团反应从而均匀地吸附在基底表面。由于A、B两种物质相互反应，因此在A完全吸附在表面后后，需要用惰性气体将多余的A吹走。之后再通入另一种前驱体B，与表面的一层A反应，同样需要惰性气体将B吹走，这些过程构成一个生长循环，从而形成一层均匀的薄膜，而每个循环生长的薄膜厚度一致，可以通过对生长循环数的控制，来实现对薄膜厚度的精确控制。因此，原子层沉积是一种精确可控的薄膜生长技术。

原子层沉积最早被用来开发电致发光薄膜器件，1974年，Tuomo Suntola发现ALD这种先进的薄膜沉积技术，并将它命名为原子层外延（ALE），通过这种方法，制备了AL2O3层以及ZnS层并将其运用到平板显示器中。

ALD发展史

图片来源：参考资料1

往后，ALD技术不断推进，而半导体行业的发展成为ALD技术突破的一大助力。微电子器件的迅速发展，要求电子器件在集成化的同时，还能保证其精度，呈现‘’小而精‘’的特点。因此要求不仅仅能够适应多种功能材料的要求，更能够在沉积过程中精准控制薄膜的厚度和形成均匀表面，同时，器件的稳定性要求在加工过程中尽量减少孔洞、空隙等缺陷，而ALD技术很好地满足了这些要求。在微电子领域，ALD被广泛地研究研究作为沉积高K（高介电常数）栅极氧化物，高K存储电容器电介质，铁电体以及用于电极和互连的金属和氮化物的潜在技术。

据徐来介绍，ASM在1999年就开始研制ALD设备。但由于ALD工艺对均匀度要求高，生长薄膜的速度较慢，所以成本很高，过去在半导体制造中被接受度不高。不过随着先进工艺发展对薄膜沉积质量、厚度和精度要求的提高，ALD需求越来越多。“我们享受了这个成长过程，ASM也一直在推动ALD技术进步，与全球领先的集成电路制造商一起成长。根据VSLI的数据，ASM在ALD上的全球市占率为53%。”徐来还表示，ALD设备在中国市场备受欢迎，ASM的QCM、Dragon、Synergis、Emerald等五类ALD产品在中国都有销售，中国ALD产品销售额占其ALD全球销售额的一半以上。

ASM近年另一个增长驱动力的是外延设备（EPI）。外延生长也是当今晶圆片制造过程中不可或缺的一步，所有晶圆第一层都要生长一层外延，先进制程中对于外延的要求更高。徐来告诉探索科技（ID：techsugar），部分晶圆材料企业的应用中要求外延能做到4层、5层，甚至6层。“2019年底我们推出了一款大气压力EPI，主要用于大硅片项目，ASM是国内第一个推出能够实现一次成型50微米厚外延设备的公司，随着高压应用越来越多，对外延厚度要求也就越高，以后50微米甚至更厚的外延需求将会更多。”

对于ASM在中国市场的高速增长，徐来表示，除了受益于全球市场景气度，ASM针对中国区市场特色做了专门优化。首先是增强对中国客户的支持，ASM中国区员工数量从2017年的三十几个增长到了一百多，有足够的人手，才能做好客户支持。其次，根据不同产品特色制定相应的市场策略也很重要，“ALD和EPI都是先进制程才会用到，所以我们就紧盯中芯国际、长江存储、长鑫和华虹这国内四大客户；CVD和炉管类设备是通用型的，主要客户集中在功率器件等领域，我们就从小客户开始支持。”