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薄膜沉積是指在基底上沉積特定材料形成薄膜，使之具有光學(xué)、電學(xué)等方面的特殊性能。ALD技術(shù)是一種特殊的真空薄膜沉積方法，具有較高的技術(shù)壁壘。通過(guò)ALD鍍膜設(shè)備可以將物質(zhì)以單原子層的形式一層一層沉積在基底表面，每鍍膜一次/層為一個(gè)原子層，根據(jù)原子特性，鍍膜10次/層約為1nm。從半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備的細(xì)分市場(chǎng)上來(lái)看，根據(jù)Gartner統(tǒng)計(jì)，2020年全球半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備中PECVD、PVD、ALD設(shè)備的市場(chǎng)規(guī)模占比分別為34%、21%和12.8%。
在半導(dǎo)體制程進(jìn)入28nm后，由于器件結(jié)構(gòu)不斷縮小且更為3D立體化，生產(chǎn)過(guò)程中需要實(shí)現(xiàn)厚度更薄的膜層，以及在更為立體的器件表面均勻鍍膜。在此背景下，ALD技術(shù)憑借優(yōu)異的三維共形性、大面積成膜的均勻性和精確的膜厚控制等特點(diǎn)，技術(shù)優(yōu)勢(shì)愈加明顯，在半導(dǎo)體薄膜沉積環(huán)節(jié)的市場(chǎng)占有率也將持續(xù)提高。
嘉賓簡(jiǎn)介
姓名：葉國(guó)光
任教：東南大學(xué)? 浙江工業(yè)大學(xué)? 江南大學(xué)
曾任：ALD發(fā)明人公司PICOSUN（派科森）中國(guó)區(qū)總經(jīng)理
現(xiàn)任：無(wú)錫邑文電子科技有限公司副總經(jīng)理
本期話題：
00：55“網(wǎng)紅教師”攜ALD進(jìn)高校
06：00 沒(méi)有EUV,如何做到14nm以下？
10：23 ALD設(shè)備突破兩大難點(diǎn)在何處?
芯片揭秘與2023年第十一屆半導(dǎo)體設(shè)備材料與核心部件展示會(huì)（CSEAC）聯(lián)名專訪十家新銳企業(yè)，精彩內(nèi)容請(qǐng)持續(xù)關(guān)注芯片揭秘·大咖談芯。
“網(wǎng)紅教師”攜ALD進(jìn)高校
幻實(shí)（主播）?本期節(jié)目我們邀請(qǐng)到了一位芯片揭秘的老粉絲，同時(shí)他也來(lái)自一家知名的公司，他是無(wú)錫邑文電子科技有限公司的副總經(jīng)理葉國(guó)光，請(qǐng)葉總跟大家打個(gè)招呼。
葉國(guó)光（嘉賓） 芯片揭秘的粉絲朋友們大家好，我和你們一樣也是芯片揭秘的粉絲，很高興能夠接受幻實(shí)的采訪。
芯片揭秘主播 幻實(shí)（右）對(duì)話，無(wú)錫邑文電子科技有限公司副總經(jīng)理 葉國(guó)光（左）
幻實(shí)（主播） ?葉總是我們半導(dǎo)體行業(yè)非常資深的從業(yè)人員，而且所在的公司做的產(chǎn)品非常高精尖，聽(tīng)說(shuō)還把我們欄目的內(nèi)容用于教學(xué)，收到這樣的反饋我也很開(kāi)心。
葉國(guó)光（嘉賓） ?因?yàn)槲疑险n的內(nèi)容其實(shí)不僅涉及半導(dǎo)體，還會(huì)講到一些國(guó)際局勢(shì)，所以我吸收了芯片揭秘欄目的內(nèi)容，然后把它轉(zhuǎn)換成科普知識(shí)再和學(xué)生講，他們就比較容易接受，慢慢地也會(huì)覺(jué)得上這堂課可以增廣見(jiàn)聞。
幻實(shí)（主播） ?我們欄目確實(shí)有很多受眾是學(xué)生，所以這里也想問(wèn)問(wèn)您，現(xiàn)在您在哪些大學(xué)兼職教課？
葉國(guó)光（嘉賓） 我目前在東南大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)、江南大學(xué)這三所高校授課?，F(xiàn)在我也是東南大學(xué)的研究生導(dǎo)師，大概一到兩個(gè)月會(huì)去那邊上一次課。
幻實(shí)（主播）講課也是很辛苦的一件事，尤其是現(xiàn)在的學(xué)生都很敢于提問(wèn)題。
葉國(guó)光（嘉賓） 我敢于接受挑戰(zhàn)，其實(shí)我在這幾個(gè)學(xué)校里可以算是“網(wǎng)紅”老師，比較受學(xué)生歡迎。
幻實(shí)（主播） 我覺(jué)得您的工作履歷涉及到了不同的領(lǐng)域，又見(jiàn)識(shí)了這個(gè)行業(yè)的變革，所以很多東西講出來(lái)并不是一種經(jīng)驗(yàn)主義，而是有很多實(shí)操實(shí)證的經(jīng)歷，下面還是請(qǐng)葉總和我們分享一下您過(guò)往的大概情況，包括現(xiàn)在所在的公司是做什么方向的，讓我們都能直觀地了解一下。
葉國(guó)光（嘉賓）我在半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)從業(yè)25年了。所以我常常跟我的學(xué)生說(shuō)：“你們的年紀(jì)比我在半導(dǎo)體行業(yè)待的時(shí)間還小”，在這25年里，我有三年在日本研究學(xué)習(xí)深造，我的老師是一位諾貝爾物理獎(jiǎng)的得主，那時(shí)候是做氮化鎵和碳化硅材料。
2003年，我回到國(guó)內(nèi)發(fā)展，那時(shí)候剛好LED非?；馃?，所以我加入了LED芯片行業(yè)。大概在2016年的時(shí)候，芬蘭的派克森公司（Picosun）剛好要在中國(guó)推廣它的設(shè)備，這家公司也剛好是ALD技術(shù)發(fā)明人所在的公司，他請(qǐng)我擔(dān)任他們中國(guó)區(qū)的總經(jīng)理，于是我在派克森待了4年。我曾經(jīng)有機(jī)會(huì)將他們的技術(shù)引進(jìn)國(guó)內(nèi)，但由于派克森被應(yīng)用材料的收購(gòu)而告吹。
那時(shí)候我選定的合作對(duì)象就是邑文科技。邑文科技的老板跟我說(shuō)：“葉總，既然他們不同意，你就出來(lái)跟我們一起干吧！”考慮到當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外的局勢(shì)，我覺(jué)得是時(shí)候出來(lái)為國(guó)家做點(diǎn)事情了，所以我離開(kāi)了派克森，加入邑文科技，把我們ALD的團(tuán)隊(duì)組建起來(lái)。我在學(xué)術(shù)界有一些比較好的資源，可以幫企業(yè)做一些市場(chǎng)推廣，銷售的工作。
幻實(shí)（主播） 您在邑文科技待多久了？
葉國(guó)光（嘉賓） 正式入職時(shí)間是一年半，但實(shí)際已經(jīng)工作兩年了。
幻實(shí)（主播） 所以這個(gè)過(guò)程中的轉(zhuǎn)換和變化應(yīng)該是蠻大的，因?yàn)橹笆窃谝患覛W洲的國(guó)際型的公司，然后忽然到了本土的、初創(chuàng)階段的一家公司，您有什么感受呢？
葉國(guó)光（嘉賓）? 在歐洲的公司工作會(huì)比較輕松一點(diǎn)，它本身的市場(chǎng)已經(jīng)鋪墊得差不多了，他們的渠道各方面都做得很好。在國(guó)內(nèi)的公司工作，我覺(jué)得每天都在戰(zhàn)斗，而且是非常有意義的戰(zhàn)斗，雖然辛苦，但是值得。
相較而言，可能沒(méi)有在國(guó)外公司掙得多，但是會(huì)享受到更多的成就感，尤其是看到最近國(guó)內(nèi)外的局勢(shì)之后。我們中國(guó)受到一些西方國(guó)家的不公平對(duì)待，會(huì)有一種氣吐不出來(lái)感覺(jué)。所以能夠把國(guó)產(chǎn)的東西做好。等于是把這個(gè)氣吐出來(lái)了，我覺(jué)得心里就很痛快。
沒(méi)有EUV，如何做到14nm以下？
幻實(shí)（主播）我想向您先請(qǐng)教一下，ALD這個(gè)行業(yè)是一個(gè)怎樣的行業(yè)，也請(qǐng)您給我們科普一下什么情況要用到ALD的設(shè)備，目前進(jìn)入了一個(gè)什么樣的行業(yè)階段？
葉國(guó)光（嘉賓） ?好的，ALD其實(shí)早在 1974年，由芬蘭的Tuomo Suntola博士發(fā)明，在我前一個(gè)公司的時(shí)候，我有幸和他共事過(guò)。這個(gè)技術(shù)發(fā)明之后，我認(rèn)為在2000年之前不是很普及，主要原因是當(dāng)初的芯片是微米級(jí)的，芯片的線寬要求沒(méi)那么高，后來(lái)大概在2007年的時(shí)候，芯片就開(kāi)始變成納米級(jí)的結(jié)構(gòu)，尤其是3D的結(jié)構(gòu)或是深孔的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
PVD、CVD比較難滿足這個(gè)要求，所以后來(lái)英特爾就把 ALD導(dǎo)入High-K Metal Gate(HKMG)工藝，導(dǎo)入之后，不管是Fin-FET或者Gate-All-Around(GAA)，它的介質(zhì)層都要用ALD來(lái)做，否則無(wú)法做到完全覆蓋。因?yàn)?/strong>ALD的臺(tái)階覆蓋率可以做到將近100%，不管你是深孔的或是3D結(jié)構(gòu)，它都可以很均勻地覆蓋在表面上。
幻實(shí)（主播）就是可以把薄膜很精確地鍍膜在一個(gè)很復(fù)雜的結(jié)構(gòu)上面，現(xiàn)在傳統(tǒng)的PVD物理方法、化學(xué)方法都已經(jīng)無(wú)法達(dá)到更好的精度了。
葉國(guó)光（嘉賓）是的，ALD還具有低溫鍍膜的特性，這使得其成為了解決當(dāng)前許多器件無(wú)法承受高溫問(wèn)題的有效手段。由于許多器件無(wú)法在高溫下沉積薄膜，因此PVD和CVD等傳統(tǒng)工藝方法無(wú)法提供理想的防水汽保護(hù)。然而，ALD可以在低溫下進(jìn)行鍍膜，并且其薄膜具有高致密性，因此可以提供出色的防水汽保護(hù)。實(shí)際上，ALD在許多器件性能提升和壽命延長(zhǎng)方面發(fā)揮了重要作用，尤其是OLED器件。
根據(jù)當(dāng)前的市場(chǎng)情況，28納米節(jié)點(diǎn)以下的芯片普遍采用ALD技術(shù)，同時(shí)隨著器件可靠性要求的不斷提高，防水汽保護(hù)也變得越來(lái)越重要，因此這兩個(gè)工藝成為了ALD技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域，占據(jù)了ALD市場(chǎng)的80%以上。
2017-2025全球半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模（圖源Maximize Market Research）
幻實(shí)（主播） 隨著線寬越來(lái)越小，到3納米、5納米之后，ALD就變成了唯一的選擇？
葉國(guó)光（嘉賓）是的，如果做High-K Metal Gate(HKMG)的話，它可以說(shuō)是唯一的選擇了。最近,我們中國(guó)的EUV光刻機(jī)被荷蘭限制了，所以我們現(xiàn)在只能買(mǎi)到低配版的DUV，這個(gè)問(wèn)題其實(shí)也用沉積間隔定義的雙倍暨四倍光刻圖樣（SDDP、SDQP）解決，它就是一個(gè)重復(fù)曝光、重復(fù)線寬的技術(shù)，它可以將四個(gè)pitch的器件可以做到一個(gè)pitch，相當(dāng)于只能做28納米的設(shè)備，我可以通過(guò)ALD和干法刻蝕工藝做到7納米，我覺(jué)得中芯國(guó)際，應(yīng)該就是是用這種方式來(lái)做7納米、14納米工藝的制程，因?yàn)樗麄儧](méi)有EUV的光刻機(jī)，早期的臺(tái)積電也是用這個(gè)工藝。
LED設(shè)備突破兩大難點(diǎn)在何處?
幻實(shí)（主播） 用這種方式來(lái)突破，去更小的線寬。這樣的話，其實(shí)對(duì)ALD設(shè)備的要求就很高，ALD發(fā)展目前面臨哪些困難？
葉國(guó)光（嘉賓） 目前而言，一方面是它的均勻性，因?yàn)樗€寬越來(lái)越窄，所以要把它做得很均勻就非常難。另外，就是要找到相應(yīng)配套的“前驅(qū)源”，我們叫Precursor，目前國(guó)內(nèi)也在大量地研究開(kāi)發(fā)，因?yàn)閲?guó)外現(xiàn)在不只在禁止我們?cè)O(shè)備，連原材料都在禁。
幻實(shí)（主播） 您說(shuō)的“源”指的是前驅(qū)體材料嗎？我們知道ALD會(huì)用到很多種類的前驅(qū)體材料。
葉國(guó)光（嘉賓）是的，另外Precursor的雜質(zhì)含量要做到非常低。所以總結(jié)下來(lái)，就是設(shè)備的精準(zhǔn)度和新材料的開(kāi)發(fā)，是做ALD工藝非常關(guān)鍵的兩個(gè)部分。
幻實(shí)（主播） 所以這個(gè)真的很難用標(biāo)尺去衡量。
葉國(guó)光（嘉賓）因?yàn)椴恢皇且兘殡妼?，有時(shí)候也要鍍導(dǎo)電層，在這么薄的條件下，要把它的電阻率做到很低，這是一個(gè)很大的考驗(yàn)，所以還是要在材料方面多下點(diǎn)功夫。當(dāng)然，工藝也很重要。
幻實(shí)（主播）您今天帶來(lái)了哪一款產(chǎn)品，請(qǐng)您重點(diǎn)給我們介紹一下。
葉國(guó)光（嘉賓） 我們現(xiàn)在有一款A(yù)LD設(shè)備叫C200，這個(gè)設(shè)備是一個(gè)真空互聯(lián)的設(shè)備，目前真空互聯(lián)設(shè)備會(huì)用到布魯克斯平臺(tái)，我們現(xiàn)在也在開(kāi)發(fā)我們自己的平臺(tái)，我們的ALD C200可以提供客戶兩個(gè)選配，用布魯克斯平臺(tái)或者用我們的平臺(tái)，目前我們自己的平臺(tái)已經(jīng)和布魯克斯平臺(tái)的穩(wěn)定性差不多了。
這個(gè)設(shè)備基本上針對(duì)集成電路，它可以做一些High-K 的材料、金屬材料，還有一些防水汽的保護(hù)材料，它也可以做一些異質(zhì)層的結(jié)構(gòu)，也就是說(shuō)它可以同時(shí)在真空之下做氮化物、氧化物、金屬。這個(gè)設(shè)備目前已經(jīng)開(kāi)始在一些功率半導(dǎo)體、集成電路以及存儲(chǔ)器（像FRAM(鐵電存儲(chǔ)器）或是RRAM（可變電阻式存儲(chǔ)器））這些客戶在使用。
幻實(shí)（主播）所以這也是行業(yè)里很可以很通用的一臺(tái)設(shè)備。
葉國(guó)光（嘉賓） 是的，它不僅可以在一個(gè)平臺(tái)里做多工藝腔體的真空互聯(lián)，甚至我們可以把這臺(tái)ALD設(shè)備跟PECVD或者是熱退火爐RTP做互聯(lián)，所以我們現(xiàn)在用我們自己的平臺(tái)來(lái)做這方面的真空互聯(lián)，然后可以給客戶做出比較高端的產(chǎn)品。
幻實(shí)（主播） 我們始終致力于推動(dòng)國(guó)產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展，并深知這是一項(xiàng)充滿挑戰(zhàn)的任務(wù)。然而，我們相信信任和認(rèn)可國(guó)產(chǎn)設(shè)備對(duì)于國(guó)家科技實(shí)力的提升至關(guān)重要。在當(dāng)前國(guó)際局勢(shì)變化的關(guān)鍵時(shí)刻，我們有責(zé)任擔(dān)當(dāng)起這一重任。因此，我們非常感謝葉老師毅然從大公司離職，投身于創(chuàng)業(yè)公司的這一方向。這是一個(gè)勇敢而不易的選擇。
最后，我想問(wèn)問(wèn)您，今天也代表了我們粉絲的角色來(lái)做客我們欄目，有沒(méi)有什么想跟大家呼吁或者倡導(dǎo)的？
葉國(guó)光（嘉賓） 因?yàn)槲椰F(xiàn)在的身份也是一名老師，所以我還是想呼吁一下，我覺(jué)得半導(dǎo)體行業(yè)是一個(gè)既可以讓你有情懷，又可以讓你賺錢(qián)的行業(yè)，也是一個(gè)值得年輕人去投入的工作。
幻實(shí)（主播） 別的行業(yè)可能在被不停地替代，但科技行業(yè)尤其是硬科技行業(yè)，其實(shí)是國(guó)家必須要去堅(jiān)持的一個(gè)賽道，所以我們要抓住機(jī)會(huì)，迎難而上。感謝葉老師今天做客芯片揭秘，也非常期待后續(xù)有更多的機(jī)會(huì)跟您探討。
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