国产半导体制造设备业终获突破

盛美半导体设备（上海）有限公司近日宣布第一台Ultra C 12英寸单片兆声波清洗设备已经销售给韩国存储器制造巨头。采用盛美的空间交变相移兆声波技术（SAPS），Ultra C无需用高浓度的化学药液，而是采用极低浓度的功能水即可实现优越的颗粒去除率（PRE），并且使材料的流失降到最低。该设备将用于客户最先进器件的制造工艺上，该设备现已运出，最终验收预计在近期完成。

这是中国本土的半导体设备厂商第一次能够进入国际主流半导体厂商的供应链中，而且还是对新工艺新技术最最敏感的存储器厂商，就更加不容易。相信进入这家存储巨头的供应链以后，会有更多国际半导体制造商敢于采用来自这家公司的设备，而中国半导体行业的最大短板——半导体制造设备终于有了巨大的突破。

Ultra C定位于高端的清洗工艺。通过客户端大生产线验证，Ultra C清洗后的PRE在65nm及以上颗粒达到96%，在44nm至65nm颗粒之间PRE达到74%，单道清洗后的材料损失控制在0.2 Å之内，而竞争对手只能做到PRE在65nm及以上颗粒做到84%，44nm至65nm颗粒之间仅为13%，清洗效果显著优于其它与之竞争的技术。在45nm技术节点，Ultra C的单道清洗将生产良率提高了1.3%。

对于大型半导体制造公司来说，每提高1%的良率都可增加一亿美元的净收入，所以Ultra C给客户带来的巨大良率提升是盛美能够打入半导体巨头设备供应链的根本原因，因为半导体制造企业对于设备的采购与更改供应商会极端谨慎，如果没有巨大的技术创新，你不可能说服他们更改设备供应商。盛美的创始人及CEO王晖说，“这台订单证明市场认可了我们的SAPS清洗技术，越小器件的技术节点对材料流失的工艺参数要求越高，并且影响最终良率的特征颗粒尺寸趋小，因而更难以清洗。我们的SAPS声波清洗技术已被半导体制造业巨头接受，成为去除这些纳米级颗粒的可行方案。在45nm及以下技术节点，Ultra C将成为取代现有清洗技术的突破性技术。” 盛美拥有自主知识产权的技术“SAPS”可以控制兆声波能量在硅片面内以及硅片到硅片之间的非均匀度都小于2%。而目前在市面上的单片兆声波清洗设备只能控制兆声波能量非均匀度在10-20%。

同时，盛美也推出了其无应力抛光集成设备（the Ultra iSFP）。该设备能够对65nm及以下的铜互联结构进行无应力、无损伤抛光。该设备整合了无应力抛光技术（SFP）、热气相蚀刻技术 （TFE）以及低下压力化学机械平坦化技术（ULDCMP），利用其各自独特的技术优点，确保在整个抛光过程中对铜互连结构无任何损伤。使用无应力抛光设备制造以二氧化硅（SiO2）为基体的空气穴互连结构有诸多优点。其工艺简单，可以使用传统的二氧化硅介电质及大马士革工艺，因此不需要开发新材料和新工艺。该工艺对于窄的铜线和极小的互联结构没有任何损伤，具有自动对准功能，不需要硬光掩膜，并只在小线距区域选择性的形成空气穴，而不在大线距区域形成空气穴，这样既能在小线距区域提供低于2.2的有效超低k特性，又能给互连结构提供出色的机械强度及良好的散热特性，以此抵挡封装时带来的机械压力，并解决器件运行时的发热问题。“无应力抛光技术的问世代表着铜/超低k介质互联的整合工艺取得了重大突破，特别是在以二氧化硅（SiO2）为基体的空气穴互联结构的应用解决了三维封装TSV遇到的发热难题。”王晖补充道。据悉，盛美所掌握的是独家技术，目前在全世界无直接竞争对手，连应用材料公司等世界前三大半导体设备商和IBM和Intel等公司都未能掌握。

这样一家在技术上非常有特色的公司，有怎么的背景呢？盛美半导体设备有限公司于1998年在美国硅谷创立，致力于无应力抛光(Ultra SFP™)和电化学镀铜(Ultra ECP™)技术的研究开发。在2006年9月，将公司研发中心迁至亚洲，与上海风投合作成立子公司盛美半导体设备（上海）有限公司，坐落于上海市张江高科技园区。盛美为其核心技术、系统架构与制程、互连架构及整合制程工艺都申请了全球性的知识产权保护，已获得60项专利并另有80项在申请中，形成了完善的排他性专利保护。谈到回国创业的初衷，盛美的创始人及CEO王晖坦言：“这与整个半导体产业链的转移有关，因为半导体的制造代工业已经主要转移到亚洲地区，所以硅谷已经不具有那种产业集中的优势，风险投资也对制造设备企业没有兴趣，因为不再具有市场想象空间。而在东亚地区，半导体制造业方兴未艾，这就有了制造设备企业的生存和发展空间，而且国内的政府对这些上游产业非常看重，所以能够得到不少政策扶植和资本投资，而且中国大陆人力资源丰富，对我们公司的研发也很有帮助。而上海正好处于整个东亚的中心位置，去韩国、日本、台湾和东南亚各地的距离都差不多，可以极好满足我们的出行便利。”这家在美国成立，而在大陆运营的半导体设备公司，经过十几年的默默耕耘，终于获得了市场和客户的认可，相比其他芯片设计公司，这个周期似乎是太长了。对此，某业内资深人士认为：“半导体制造设备行业是一个高门槛，长周期和技术密集型的产业，进入门槛很高，但是一旦在市场站住脚，客户就会非常稳定。这个行业对成本不敏感，但对技术的可靠性要求极高，所以大陆厂商在这个行业没有什么优势。要在这个行业立足只有靠自己的技术积累以及突破性创新，这就需要企业能够耐得住寂寞，进行多年的研发，而在人心浮躁讲究赚快钱的中国大陆，能够如此沉下心来搞研发的企业实属凤毛麟角。”

“目前中国大陆地区的半导体产业链上约有500多家芯片设计公司，20多家芯片代工厂，以及测试厂与封装厂若干，惟独缺少设备制造公司。”中国半导体行业协会有关人士表示，盛美半导体设备（上海）有限公司的成功运作将对中国半导体设备工业发展起到良好的推动作用：其一，这家中国公司将打破国际垄断，并成为一个世界级水平的半导体设备制造商，使上海的芯片产业链更为完善和牢固；其二，该公司将带动中国半导体零组件﹑耗材与软件产业的发展；其三，盛美如果成功，将为其它半导体设备商树立典范，纷纷至中国设立研发中心﹑全球制造中心与亚洲服务、支持中心，以争取市场先机，就像当年中芯国际促使台积电、台联电赴中国设厂一样。