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根據臺積電的工藝路線圖,2020年Q3季度就要試產5nm工藝了,而中微半導體的5nm蝕刻機已經打入臺積電的供應鏈。

近日,中微半導體裝置公司董事長尹志堯博士提到了該公司的進展,指出中微半導體正在跟隨臺積電按照摩爾定律的發展走,後者的3nm工藝已經研發一年多了,預計2021年初就要試產,也就是說目前中微子已經在預研3nm蝕刻機。

很多人對於晶片製造只知道光刻機,積體電路裝置通常可分為前道工藝裝置(晶圓製造)、後道工藝裝置(封裝與檢測)等。

因生產工藝複雜,工序繁多,所以生產過程所需要的裝置種類多樣。其中,在晶圓製造中,直徑30釐米的圓形矽晶薄片穿梭在各種極端精密的加工裝置之間,由它們在矽片表面製作出只有髮絲直徑千分之一的溝槽或電路。熱處理、光刻、刻蝕、清洗、沉積……每塊晶圓要晝夜無休地被連續加工兩個月,經過成百上千道工序,最終集成了海量的微小電子器件,經切割、封裝,成為資訊社會的基石——晶片。

而這所有的過程共分為七大生產區域,分別是擴散、光刻、刻蝕、離子注入、薄膜生長、拋光、金屬化,所對應的七大類生產裝置分別為擴散爐、光刻機、刻蝕機、離子注入機、薄膜沉積裝置、化學機械拋光機和清洗機,其中金屬化是把整合電路里的各個元件用金屬導體連線起來,用到的裝置也是薄膜生長裝置。

由於光刻、刻蝕、沉積等流程在晶片生產過程中不斷迴圈往復,是晶片前端加工過程的三大核心技術,其裝置價值也最高。

在晶圓製造中,由於光刻、刻蝕、沉積等流程在晶片生產過程中不斷迴圈往復,是晶片前端加工過程的三大核心技術,其裝置價值也最高,其中鍍膜裝置、刻蝕裝置、光刻機大約分別佔半導體晶圓廠裝置總投資的15%、15%、20-25%。

在半導體制造中有兩種基本的刻蝕工藝:幹法刻蝕和溼法腐蝕。目前主流所用的還是幹法刻蝕工藝,利用幹法刻蝕工藝的就叫等離子體蝕刻機。

在積體電路製造過程中需要多種型別的幹法刻蝕工藝,應用涉及矽片上各種材料。被刻蝕材料主要包括介質、矽和金屬等,通過與光刻、沉積等工藝多次配合可以形成完整的底層電路、柵極、絕緣層以及金屬通路等。

所以在刻蝕工藝上,共有介質刻蝕、矽的等離子體幹法刻蝕、金屬刻蝕三大類,它們彼此的應用並不相同,不能互相替代。像矽的等離子體幹法刻蝕是矽片製造中的一項關鍵工藝技術,主要作用為製作MOS 柵結構、器件隔離和DRAM 電容結構中的單晶矽槽,而介質刻蝕是用於介質材料的刻蝕,主要包括氧化物刻蝕和氮化矽的刻蝕,是最複雜的刻蝕過程。應用不同,所以根據其工藝造就的蝕刻機也就不一樣。

整體看矽刻蝕最難,其次介質刻蝕,最簡單的是金屬刻蝕。中微主要攻關的是介質刻蝕工藝,中微半導體於2004年由尹志堯博士代領的海歸人才創辦,尹志堯博士曾在美國應用材料公司任職13年,60歲歸國創業,就立下了15年時間追趕,20年時間超越的巨集偉目標。

它先後成功開發和銷售了適用於65/45/28/20/14/10/7奈米工藝製程的一系列等離子體刻蝕裝置,始終保持著與當時的世界先進水平同步。

2014年,中微更是首創介質刻蝕及除膠一體機Primo iDEA(TM),這是業界首次將雙反應臺介質等離子體刻蝕和光刻膠除膠反應腔整合在同一個平臺上。PrimoiDEA(TM)主要針對2X奈米及更先進的刻蝕工藝,運用中微已被業界認可的D-RIE刻蝕技術和Primo平臺,避免了因等離子體直接接觸晶片引發的器件損傷(PID)。中微刻蝕工藝技術非常高,比如其研發的自主研發的刻蝕溫控精度保持在0.75度以內,優於國際水平。對於噴淋盤,中微首創高純鋁做基材,鍍上高緻密特殊陶瓷薄膜 。噴淋盤直徑半米,均勻分佈1000個細小的圓孔。不同化學氣體通過小孔進入腔體,在射頻作用下形成等離子體。噴淋盤最後需要接受30小時的燒製考驗,保證鍍膜厚度均勻達到上百微米,其中噴淋盤在爐中燒製的運動軌跡是獲得高品質陶瓷鍍層的核心機密。

2015年,美國商務部更因中微作提供的“有相當數量和同等品質”的刻蝕機產品,取消對華出口刻蝕裝置的限制。這表示美國明白技術封鎖已經不起作用了,想要通過低價傾銷的方式阻止中國蝕刻機的發展。

但是這並沒有阻礙中國企業的發展,2017年4月,尹志堯宣佈,中微已經掌握5nm技術,預計年底正式敲定5奈米刻蝕機。 因此,尹志堯這一宣佈,意味著中微在核心技術上突破了外企壟斷,中國半導體技術第一次佔領至高點。從2004年創立,到2017年掌握5nm工藝,中微只用了13年。

除了介質刻蝕之外,中微在矽刻蝕上也做出了重大的突破,中微TSV刻蝕裝置已經裝備了國內所有的積體電路先進封裝企業。市場佔有率超過50%。同時還遠銷歐洲,應用於新興的微電機系統(MEMS)感測器製造。

而在薄膜生長裝置上,中微也有突破, 在薄膜裝置領域,像金屬有機物化學氣相沉積(MOCVD)裝置。用於製造藍光LED 的中微MOCVD裝置在最近兩年,從幾乎為零的國內市場佔有率一舉實現超過70%的市場佔有率,徹底打破了美國維科(Veeco)和德國愛思強(Aixtron)兩家供應商長期壟斷市場的局面。

中微目前還在攻破金屬硬掩膜刻蝕領域,從而實現實現了矽刻蝕、介質刻蝕、金屬刻蝕的全覆蓋。

中微之外,華創也取得了突破

中微在截至介質刻蝕上取得了世界領先的地位,而華創也在矽刻蝕、金屬刻蝕上達到了世界主流水平。

2016年,華創研發出了14nm工藝的矽蝕刻機。目前中芯國際在研發的14nm工藝,就在驗證使用北方華創的矽蝕刻機。2017年11月,北方華創研發的中國首臺適用於8英寸晶圓的金屬刻蝕機,也成功搬入中芯國際的產線,這個也是有重大突破意義的,當然主流的12英寸晶圓的金屬刻蝕機,我們還得努力實現突破,晶圓尺寸越大,成本降低越大。

從2014年到現在,中國每年積體電路年進口額都超過2000億美元,2017年也高達2601億美元,2018年全球積體電路銷售規模將超過3500億美元。2018年進口近3000億美元。而2018全球積體電路銷售規模將超過3500億美元。

中國積體電路電路市場廣闊,排在中國每年進口產品的第一名。所以為了避免被國外卡脖子,陷入被動。中國正在加大半導體領域的投資,並明確將積體電路放在發展新一代資訊科技產業的首位。

2014年,國家積體電路產業投資基金成立,首期募集資金規模達1387億元。基金二期募資也已經啟動,擬募資1500-2000億,對裝置製造、晶片設計和材料領域加大投資。

在中國的計劃書中,明確提出在2020年之前,90-32nm裝置中國產化率達到50%,2025年之前,20-14nm裝置中國產化率達到30%,而中國產晶片自給率要在2020年達到40%,2025年達到70%。

依託中國龐大的市場,中國晶片裝置廠商大有可為。

最新評論
  • 1 #

    這種地段製造利潤低,價值不高,3-5年基本被淘汰,投入產出比小

  • 2 #

    龐大的市場容量,一定會為國人發展高科技,創造更多的空間!

  • 3 #

    光刻機有這樣的成就就好了

  • 4 #

    噴淋盤現在改用單晶矽,加大了孔的加工難度,龍晶微鑽歷經2年的研發已經開始批量生產加工單晶矽噴淋盤的專用鑽頭,中微加油

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