从边缘沉积薄膜看国产设备正向攻坚

此前中国半导体设备一直处于跟跑位置。如今，随着产业的成长，半导体设备进入正向创新的关键阶段。在半导体设备与材料领域，只有正向研发才能打造市场认可的产品。本文以晶圆边缘镀膜设备的国产化来剖析国产设备正向攻坚的路径与挑战。

发展历程

晶圆边缘沉积薄膜设备（Bevel Deposition Equipment）主要用于在晶圆边缘区域精准沉积氧化物、氮化物等薄膜，以保护晶圆边缘、提升良率并优化后续工艺。该设备在先进制程与先进封装中的作用愈发凸显。

从2000年起，随着晶圆尺寸从200mm向300mm演进，边缘沉积设备逐渐独立成体系。国际设备巨头通过集成PECVD、ALD等技术，推出专用设备，奠定了市场格局。在2015年前后，先进制程对边缘缺陷控制要求愈发严苛，设备需兼顾材料兼容性、均匀性控制与自动化集成。国际厂商进一步优化设备性能，形成了技术与市场双重壁垒。

国产设备在这一领域起步较晚。早期，国内企业主要通过逆向工程模仿国际设备，但受限于核心部件与工艺Know-how，难以实现量产突破。近年来，随着中芯国际、长江存储等晶圆厂对国产设备需求的提升，边缘沉积设备成为国产化重点突破方向之一，国产设备突破成为可能。

国产攻坚

当前，全球边缘沉积设备市场仍由国际巨头主导。应用材料、泛林半导体、东京电子等企业凭借技术先发优势与生态整合能力，占据超90%的市场份额。沉积设备占整个设备市场约20%，边缘沉积设备作为细分领域，市场规模约数十亿美元，且呈稳步增长态势。

国产设备市场则处于快速追赶阶段。国内晶圆厂在“自主可控”政策驱动下，逐步加大国产设备采购比例，但边缘沉积设备因技术复杂性，国产化率仍不足10%。主要原因在于：

一是技术壁垒高，边缘沉积需解决材料兼容性、均匀性控制、缺陷管理等难题，对等离子体控制、气体分配等核心技术要求极高。

二是供应链存在短板。整个设备需要高精度零部件，如陶瓷件、射频电源等依赖进口，限制了成本控制与供货稳定性。

三是设备的验证周期长。晶圆厂对设备稳定性与良率要求严苛，国产设备需经历漫长的验证周期，延缓市场化进程。

四是专利壁垒进一步加剧了国产化的难度。例如，部分关键工艺参数被国际厂商以“黑盒”形式保护，国产企业需投入大量资源进行正向开发。

尽管如此，国内企业通过正向研发与产学研合作，逐步缩小技术差距。边缘沉积设备的核心竞争力在于工艺精度、设备稳定性与量产效率。其中，陛通半导体的Plasma Bevel Dep设备经过艰苦努力在技术上取得多项重要成果。标志着陛通半导体在沉积技术领域取得又一个重大突破，进一步丰富了国产半导体设备的技术储备。

技术突破

陛通半导体推出的Plasma Bevel Dep设备，不仅填补了国产边缘沉积设备的空白，更展现了正向创新的潜力。该设备基于自主研发的Jupiter3120平台，集成PECVD技术。

Plasma Bevel Dep设备基于陛通半导体自主研发的Jupiter3120平台打造，集成PECVD技术，通过灵活调节的边缘气盘实现精准镀膜控制，并具备出色的上下边缘保护功能，确保在沉积过程中精确排除晶圆非镀膜区域，避免不必要的沉积与损坏，从而显著提升晶圆制造的良品率。

其核心技术主要体现在以下方面：

一是多功能气体控制系统。配备了精密的气体控制（Gas Panel），支持SiH₄、N₂、N₂O、O₂等多种气体的稳定流动，确保沉积过程的稳定性与高效性。

二是高效的清洁功能。提供了RPS Clean（等离子体）清洁方案，通过间接清洁方式避免对基板或器件造成物理轰击。在保护器件的同时优化设备运行效率。

三是精准的边缘保护功能。通过精确的边缘排除技术和高精度的放置精度（<150μm），有效避免边缘区域的不良沉积，提升晶圆整体质量。

作为本土创新成果，该设备根据市场需求具有以下设计亮点：

一，采用3个twin Chamber配置，满足量产需求；

二，先进热控制系统，氧化物沉积温度稳定在80°C，氮化物沉积温度稳定在350°C；

三，集成RPS Clean等离子清洁系统，优化器件保护性能，提高设备运行效率；

四，配备智能边缘检测模块，避免潜在风险；

这些技术突破使Plasma Bevel Dep在边缘沉积精度与工艺稳定性上达到国际先进水平，特别适合氧化物/氮化物薄膜沉积等关键制程。陛通半导体董事长宋维聪表示：“Plasma Bevel Dep的研发成功，标志着公司在边缘沉积领域迈出了关键一步。我们将继续加大研发投入，为客户提供更具竞争力的解决方案。”

作为国内领先的半导体设备供应商，陛通半导体在薄膜沉积领域已形成完整的自主知识产权体系，产品线覆盖CVD、PVD等多个领域。近年来，公司通过与国内晶圆厂的深度合作，逐步打破国际厂商的技术垄断，助力产业链自主可控。

国产边缘沉积设备与国际设备仍然存在一定的差距，仍需在以下方向持续发力：

一是聚焦前沿技术，加速正向研发，形成自主技术专利。中国设备的目标不仅仅局限于国内市场，将来一定要走出国门，融入全球产业链。

二是供应链整合，推动核心零部件国产化，构建安全可控的供应链体系，降低成本与风险。

三是生态协同，加强与晶圆厂、科研院所的合作，缩短设备验证周期，提升市场接受度。

当国产边缘沉积设备在这些方面都形成竞争力以后，中国高端设备进军全球半导体市场的条件就成熟了。

结语

半导体设备研发从模仿到正向研发的转变，是中国半导体产业实现自主可控与全球竞争的必由之路。模仿国际先进设备帮助国内企业快速积累技术经验、弥补差距。但受限于核心技术缺失与专利壁垒，逆向工程难以突破高端市场，且易陷入低价竞争与供应链依赖的困境。正向研发则通过自主创新，攻克关键技术瓶颈，如等离子体控制、精密部件设计等，形成自主知识产权体系，不仅提升设备性能与稳定性，更能根据本土需求定制解决方案，增强市场竞争力。其意义在于打破国际垄断，保障产业链安全，推动中国从“制造大国”向“创新强国”迈进，为先进制程与新兴应用提供坚实支撑。