中國薄膜沉積設備行業發展現狀：PVD設備與CVD設備均已初步實現國產化

一、薄膜沉積設備行業簡介

薄膜沉積是指在硅片等襯底上沉積待處理的薄膜材料，所沉積薄膜材料主要是二氧化硅、氮化硅、多晶硅等非金屬以及銅等金屬，沉積膜可為無定形、多晶的或者單晶。

二、薄膜沉積設備分類

薄膜沉積設備主要負責各工藝步驟中的介質層與金屬層的沉積，包括CVD(化學氣相沉積)、PVD(物理氣相沉積)和ALD(原子層沉積)等，其中ALD屬于CVD的分支。按照沉積工藝不同，薄膜沉積設備分為CVD設備、PVD設備和ALD設備。

1、物理氣相沉積

物理氣相沉積（PVD設備）是以物理機制來進行薄膜沉積技術，過程不涉及化學反應，主要包括蒸鍍、濺鍍、電弧等離子體鍍膜、離子鍍膜、分子束外延鍍膜等幾大類。

蒸鍍是指在高真空腔體中通過電阻、電子束、高頻感應、電弧和激光等蒸鍍源對蒸鍍材料進行加熱，使之達到熔化、氣化溫度，使蒸鍍材料的原子或分子從其表面氣化逸出形成蒸汽流，入射到待蒸鍍基板表面，凝結形成固態薄膜的的一種鍍膜技術。

濺鍍通常指磁控濺鍍，是指利用帶電荷的粒子在電場中加速后具有一定動能的特點，在1.3×10-3Pa的真空狀態充入惰性氣體，并在基材(陽極)和金屬靶材(陰極)之間加上高壓直流電，由于輝光放電產生的電子激發惰性氣體，產生等離子體，將金屬靶材的原子轟出，沉積在基材上。

分子束外延(MBE)是是一種特殊的真空鍍膜工藝，即沿襯底材料晶軸方向逐層生長薄膜。MBE可制備幾十個原子層的單晶薄膜，以及交替生長不同組分、不同摻雜的薄膜而形成超薄層量子顯微結構材料。

2、化學氣相沉積

化學氣相沉積（CVD設備）是通過化學反應的方式，利用加熱、等離子或光輻射等各種能源，在反應器內使氣態或蒸汽狀態的化學物質在氣相或氣固界面上經化學反應形成固態沉積物的技術，是一種通過氣體混合的化學反應在硅片表面沉積薄膜的工藝，可應用于絕緣薄膜、硬掩模層以及金屬膜層的沉積。

3、原子層沉積

原子層沉積(ALD)是可以將物質以單原子膜形式過循環反應逐層沉積在基底表面，形成對復雜形貌的基底表面全覆蓋成膜的方法。在ALD工藝過程中，通過將不同的反應前驅體以氣體脈沖的形式交替送入反應室中，因此具有自限制生長的特點，可精確控制薄膜的厚度，制備的薄膜具有均勻的厚度和優異的一致性，臺階覆蓋率高，特別適合深槽結構中的薄膜生長，對于多維結構體表面精確成膜需求具有不可替代的應用。由于ALD設備可以實現高深寬比、極窄溝槽開口的優異臺階覆蓋率及精確薄膜厚度控制，因此在結構復雜、薄膜厚度要求精準的先進邏輯芯片、DRAM和3DNAND制造中，ALD是必不可少的核心設備之一。

三、中國薄膜沉積設備行業發展現狀

目前國內布局沉積設備的廠商主要有沈陽拓荊、北方華創、中微公司與盛美上海，其中沈陽拓荊布局PECVD、SACVD以及ALD，產品已廣泛應用于國內14nm以上晶圓制造產線；北方華創布局PVD、APCVD、APCVD以及用于功率等的PECVD、ALD，其中PVD設備獨領風騷；中微公司2022年新的針對MiniLED市場的MOCVD將實現0-1放量，WLPCVD研發也取得突出進展；盛美上海前道大馬士革ECD設備已實現批量訂單；SiNLPCVD客戶端進行量產認證，未來有望放量賦能。數據顯示，2023年中國薄膜沉積設備行業市場規模約80億美元。

圖表：2021-2023年中國薄膜沉積設備行業市場規模

四、薄膜沉積設備行業發展前景

隨著集成電路制造不斷向更先進工藝發展，單位面積集成的電路規模不斷擴大，芯片內部立體結構日趨復雜，所需要的薄膜層數越來越多，對絕緣介質薄膜、導電金屬薄膜的材料種類和性能參數不斷提出新的要求。在90nmCMOS工藝大約需要40道薄膜沉積工序。在3nmFinFET工藝產線，則超過100道薄膜沉積工序，涉及的薄膜材料由6種增加到近20種，對于薄膜顆粒的要求也由微米級提高到納米級。只有薄膜沉積設備的不斷創新和進步才能支撐集成電路制造工藝向更小制程發展。

目前，半導體行業的薄膜沉積設備中，PVD設備與CVD設備均已初步實現國產化，而ALD設備作為先進制程所必須的工藝設備，在大規模量產方面國內廠商尚未形成突破。當技術節點向14納米甚至更小的方向升級時，與PVD設備和CVD設備相比，ALD設備的必要性更加凸顯。面對半導體設備向高精度化與高集成化方向發展的趨勢，以及國產化進程加快的背景下，國產半導體ALD設備迎來前所未有的發展契機。

《2024-2029年中國半導體設備行業市場分析及發展前景預測報告》由中研普華產業研究院撰寫，本報告對該行業的供需狀況、發展現狀、行業發展變化等進行了分析，重點分析了行業的發展現狀、如何面對行業的發展挑戰、行業的發展建議、行業競爭力，以及行業的投資分析和趨勢預測等等。報告還綜合了行業的整體發展動態，對行業在產品方面提供了參考建議和具體解決辦法。