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薄膜沉积是指在基底上沉积特定材料形成薄膜，使之具有光学、电学等方面的特殊性能。ALD技术是一种特殊的真空薄膜沉积方法，具有较高的技术壁垒。通过ALD镀膜设备可以将物质以单原子层的形式一层一层沉积在基底表面，每镀膜一次/层为一个原子层，根据原子特性，镀膜10次/层约为1nm。从半导体薄膜沉积设备的细分市场上来看，根据Gartner统计，2020年全球半导体薄膜沉积设备中PECVD、PVD、ALD设备的市场规模占比分别为34%、21%和12.8%。
在半导体制程进入28nm后，由于器件结构不断缩小且更为3D立体化，生产过程中需要实现厚度更薄的膜层，以及在更为立体的器件表面均匀镀膜。在此背景下，ALD技术凭借优异的三维共形性、大面积成膜的均匀性和精确的膜厚控制等特点，技术优势愈加明显，在半导体薄膜沉积环节的市场占有率也将持续提高。
嘉宾简介
姓名：叶国光
任教：东南大学 浙江工业大学 江南大学
曾任：ALD发明人公司PICOSUN（派科森）中国区总经理
现任：无锡邑文电子科技有限公司副总经理
本期话题：
00：55“网红教师”携ALD进高校
06：00 没有EUV,如何做到14nm以下？
10：23 ALD设备突破两大难点在何处?
芯片揭秘与2023年第十一届半导体设备材料与核心部件展示会（CSEAC）联名专访十家新锐企业，精彩内容请持续关注芯片揭秘·大咖谈芯。
“网红教师”携ALD进高校
幻实（主播） 本期节目我们邀请到了一位芯片揭秘的老粉丝，同时他也来自一家知名的公司，他是无锡邑文电子科技有限公司的副总经理叶国光，请叶总跟大家打个招呼。
叶国光（嘉宾） 芯片揭秘的粉丝朋友们大家好，我和你们一样也是芯片揭秘的粉丝，很高兴能够接受幻实的采访。
芯片揭秘主播 幻实（右）对话，无锡邑文电子科技有限公司副总经理 叶国光（左）
幻实（主播） 叶总是我们半导体行业非常资深的从业人员，而且所在的公司做的产品非常高精尖，听说还把我们栏目的内容用于教学，收到这样的反馈我也很开心。
叶国光（嘉宾） 因为我上课的内容其实不仅涉及半导体，还会讲到一些国际局势，所以我吸收了芯片揭秘栏目的内容，然后把它转换成科普知识再和学生讲，他们就比较容易接受，慢慢地也会觉得上这堂课可以增广见闻。
幻实（主播） 我们栏目确实有很多受众是学生，所以这里也想问问您，现在您在哪些大学兼职教课？
叶国光（嘉宾） 我目前在东南大学、浙江工业大学、江南大学这三所高校授课。现在我也是东南大学的研究生导师，大概一到两个月会去那边上一次课。
幻实（主播）讲课也是很辛苦的一件事，尤其是现在的学生都很敢于提问题。
叶国光（嘉宾） 我敢于接受挑战，其实我在这几个学校里可以算是“网红”老师，比较受学生欢迎。
幻实（主播） 我觉得您的工作履历涉及到了不同的领域，又见识了这个行业的变革，所以很多东西讲出来并不是一种经验主义，而是有很多实操实证的经历，下面还是请叶总和我们分享一下您过往的大概情况，包括现在所在的公司是做什么方向的，让我们都能直观地了解一下。
叶国光（嘉宾）我在半导体行业已经从业25年了。所以我常常跟我的学生说：“你们的年纪比我在半导体行业待的时间还小”，在这25年里，我有三年在日本研究学习深造，我的老师是一位诺贝尔物理奖的得主，那时候是做氮化镓和碳化硅材料。
2003年，我回到国内发展，那时候刚好LED非常火热，所以我加入了LED芯片行业。大概在2016年的时候，芬兰的派克森公司（Picosun）刚好要在中国推广它的设备，这家公司也刚好是ALD技术发明人所在的公司，他请我担任他们中国区的总经理，于是我在派克森待了4年。我曾经有机会将他们的技术引进国内，但由于派克森被应用材料的收购而告吹。
那时候我选定的合作对象就是邑文科技。邑文科技的老板跟我说：“叶总，既然他们不同意，你就出来跟我们一起干吧！”考虑到当时国内外的局势，我觉得是时候出来为国家做点事情了，所以我离开了派克森，加入邑文科技，把我们ALD的团队组建起来。我在学术界有一些比较好的资源，可以帮企业做一些市场推广，销售的工作。
幻实（主播） 您在邑文科技待多久了？
叶国光（嘉宾） 正式入职时间是一年半，但实际已经工作两年了。
幻实（主播） 所以这个过程中的转换和变化应该是蛮大的，因为之前是在一家欧洲的国际型的公司，然后忽然到了本土的、初创阶段的一家公司，您有什么感受呢？
叶国光（嘉宾） 在欧洲的公司工作会比较轻松一点，它本身的市场已经铺垫得差不多了，他们的渠道各方面都做得很好。在国内的公司工作，我觉得每天都在战斗，而且是非常有意义的战斗，虽然辛苦，但是值得。
相较而言，可能没有在国外公司挣得多，但是会享受到更多的成就感，尤其是看到最近国内外的局势之后。我们中国受到一些西方国家的不公平对待，会有一种气吐不出来感觉。所以能够把国产的东西做好。等于是把这个气吐出来了，我觉得心里就很痛快。
没有EUV，如何做到14nm以下？
幻实（主播）我想向您先请教一下，ALD这个行业是一个怎样的行业，也请您给我们科普一下什么情况要用到ALD的设备，目前进入了一个什么样的行业阶段？
叶国光（嘉宾） 好的，ALD其实早在 1974年，由芬兰的Tuomo Suntola博士发明，在我前一个公司的时候，我有幸和他共事过。这个技术发明之后，我认为在2000年之前不是很普及，主要原因是当初的芯片是微米级的，芯片的线宽要求没那么高，后来大概在2007年的时候，芯片就开始变成纳米级的结构，尤其是3D的结构或是深孔的复杂结构。
PVD、CVD比较难满足这个要求，所以后来英特尔就把 ALD导入High-K Metal Gate(HKMG)工艺，导入之后，不管是Fin-FET或者Gate-All-Around(GAA)，它的介质层都要用ALD来做，否则无法做到完全覆盖。因为ALD的台阶覆盖率可以做到将近100%，不管你是深孔的或是3D结构，它都可以很均匀地覆盖在表面上。
幻实（主播）就是可以把薄膜很精确地镀膜在一个很复杂的结构上面，现在传统的PVD物理方法、化学方法都已经无法达到更好的精度了。
叶国光（嘉宾）是的，ALD还具有低温镀膜的特性，这使得其成为了解决当前许多器件无法承受高温问题的有效手段。由于许多器件无法在高温下沉积薄膜，因此PVD和CVD等传统工艺方法无法提供理想的防水汽保护。然而，ALD可以在低温下进行镀膜，并且其薄膜具有高致密性，因此可以提供出色的防水汽保护。实际上，ALD在许多器件性能提升和寿命延长方面发挥了重要作用，尤其是OLED器件。
根据当前的市场情况，28纳米节点以下的芯片普遍采用ALD技术，同时随着器件可靠性要求的不断提高，防水汽保护也变得越来越重要，因此这两个工艺成为了ALD技术的主要应用领域，占据了ALD市场的80%以上。
2017-2025全球半导体薄膜沉积设备市场规模（图源Maximize Market Research）
幻实（主播） 随着线宽越来越小，到3纳米、5纳米之后，ALD就变成了唯一的选择？
叶国光（嘉宾）是的，如果做High-K Metal Gate(HKMG)的话，它可以说是唯一的选择了。最近,我们中国的EUV光刻机被荷兰限制了，所以我们现在只能买到低配版的DUV，这个问题其实也用沉积间隔定义的双倍暨四倍光刻图样（SDDP、SDQP）解决，它就是一个重复曝光、重复线宽的技术，它可以将四个pitch的器件可以做到一个pitch，相当于只能做28纳米的设备，我可以通过ALD和干法刻蚀工艺做到7纳米，我觉得中芯国际，应该就是是用这种方式来做7纳米、14纳米工艺的制程，因为他们没有EUV的光刻机，早期的台积电也是用这个工艺。
LED设备突破两大难点在何处?
幻实（主播） 用这种方式来突破，去更小的线宽。这样的话，其实对ALD设备的要求就很高，ALD发展目前面临哪些困难？
叶国光（嘉宾） 目前而言，一方面是它的均匀性，因为它线宽越来越窄，所以要把它做得很均匀就非常难。另外，就是要找到相应配套的“前驱源”，我们叫Precursor，目前国内也在大量地研究开发，因为国外现在不只在禁止我们设备，连原材料都在禁。
幻实（主播） 您说的“源”指的是前驱体材料吗？我们知道ALD会用到很多种类的前驱体材料。
叶国光（嘉宾）是的，另外Precursor的杂质含量要做到非常低。所以总结下来，就是设备的精准度和新材料的开发，是做ALD工艺非常关键的两个部分。
幻实（主播） 所以这个真的很难用标尺去衡量。
叶国光（嘉宾）因为不只是要镀介电层，有时候也要镀导电层，在这么薄的条件下，要把它的电阻率做到很低，这是一个很大的考验，所以还是要在材料方面多下点功夫。当然，工艺也很重要。
幻实（主播）您今天带来了哪一款产品，请您重点给我们介绍一下。
叶国光（嘉宾） 我们现在有一款ALD设备叫C200，这个设备是一个真空互联的设备，目前真空互联设备会用到布鲁克斯平台，我们现在也在开发我们自己的平台，我们的ALD C200可以提供客户两个选配，用布鲁克斯平台或者用我们的平台，目前我们自己的平台已经和布鲁克斯平台的稳定性差不多了。
这个设备基本上针对集成电路，它可以做一些High-K 的材料、金属材料，还有一些防水汽的保护材料，它也可以做一些异质层的结构，也就是说它可以同时在真空之下做氮化物、氧化物、金属。这个设备目前已经开始在一些功率半导体、集成电路以及存储器（像FRAM(铁电存储器）或是RRAM（可变电阻式存储器））这些客户在使用。
幻实（主播）所以这也是行业里很可以很通用的一台设备。
叶国光（嘉宾） 是的，它不仅可以在一个平台里做多工艺腔体的真空互联，甚至我们可以把这台ALD设备跟PECVD或者是热退火炉RTP做互联，所以我们现在用我们自己的平台来做这方面的真空互联，然后可以给客户做出比较高端的产品。
幻实（主播） 我们始终致力于推动国产设备的发展，并深知这是一项充满挑战的任务。然而，我们相信信任和认可国产设备对于国家科技实力的提升至关重要。在当前国际局势变化的关键时刻，我们有责任担当起这一重任。因此，我们非常感谢叶老师毅然从大公司离职，投身于创业公司的这一方向。这是一个勇敢而不易的选择。
最后，我想问问您，今天也代表了我们粉丝的角色来做客我们栏目，有没有什么想跟大家呼吁或者倡导的？
叶国光（嘉宾） 因为我现在的身份也是一名老师，所以我还是想呼吁一下，我觉得半导体行业是一个既可以让你有情怀，又可以让你赚钱的行业，也是一个值得年轻人去投入的工作。
幻实（主播） 别的行业可能在被不停地替代，但科技行业尤其是硬科技行业，其实是国家必须要去坚持的一个赛道，所以我们要抓住机会，迎难而上。感谢叶老师今天做客芯片揭秘，也非常期待后续有更多的机会跟您探讨。
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