众硅科技杨晓晅：开拓理科应用，产业协同实现半导体设备的差异化创新

集微网消息，6月2日—3日，“2023第七届集微半导体峰会”在厦门国际会议中心酒店隆重召开。在6月2日举办的“首届集微半导体制造峰会暨产业链突破奖颁奖典礼”上，杭州众硅电子科技有限公司（简称，众硅科技）董事长杨晓晅发表了《半导体制造设备的差异化创新》精彩演讲。

据了解，众硅科技成立于2018年5月，位于青山湖科技城，主要从事高端化学机械平坦化（CMP）设备的研发、制造和销售，提供CMP设备和技术的整体解决方案。众硅科技集聚了国内外高端人才，拥有专业的技术研发团队，已逐渐发展成为国内极少数具备6英寸、8英寸、12英寸全制程工艺开发和CMP设备落地能力的厂商。目前公司员工超150人，海归人才占比15%-20%。

众硅科技的CMP设备和工艺解决方案

杨晓晅介绍道，设备产品方面，众硅科技目前在集成电路制造化学机械平坦化CMP工艺主要有两类设备，一个是TTAIS™300 CMP是12英寸的CMP设备，另外一类是TENMS®200S和150S。6英寸CMP设备TENMS®150SCMP适用于第三代半导体，率先为国内第三代半导体客户提供平坦化的解决方案。

杨晓晅还首次在公众场合展示了对碳化硅衬底的化学机械抛光设备——TNTAS®ECMP设备。

据SEMI数据表明，2018年全球半导体制造材料市场结构中，硅片占比36.64%。杨晓晅指出，大硅片对于先进制造来说非常关键，随着逻辑存储的不断发展，对硅片的表面的要求越来越高，这表面其实直接的质量直接是最后一道化学机械抛光来决定的。

大硅片制造中的化学机械抛光CMP工艺指标包含低表面粗糙度/缺陷度、晶圆平整度、低颗粒污染、低金属污染等；从晶圆加工角度来看，表面粗糙度需要粗抛、精抛、表面处理三步工艺。

关键大规模量产成本指标有设备生产效率、设备综合生产成本、设备占地面积等。

基于这些工艺考量，众硅科技开发了12英寸CMP设备TTAIS™300 CMP。该设备采用6x独立研磨模组和2x独立清洗模组的全新紧凑的架构，工艺灵活性更高，制程兼容性更好，可以适用于90nm以下所有高端制程，在芯片生产的过程中，提供可维护性高、生产效率高、综合使用成本低等优点。

从抛光模组来看，TTAIS™300 CMP采用的1对1 抛光头/抛光台配对，晶圆多区域抛光压力精准控制。清洗/干燥采用的水平放置，可以实现独特的化学清洗功能。通过硅片抛光金属污染测试结果对比，TTAIS™300 CMP生产的硅片颗粒污染低；金属污染低、明显优于其他设备。

硅化硅衬底制造中的化学机械抛光CMP工艺方面，目前，碳化硅衬底化学机械抛光的难点主要有：碳化硅材料硬度高，需要化学机械拋光；碳化硅材料非常稳定，一般需要强氧化剂将其氧化；强氧化剂的使用对安全生产、尾液处理，设备寿命等提出挑战。

众硅TENMS®150 CMP国际首创碳化硅衬底电化学机械抛光CMP设备采用电化学方式实现材料氧化，从工艺结果表现来看，抛光压力低，无背面划痕；无需背面封蜡；硅面/碳面抛光速率一致；抛光速率高。可以实现生产效率提高20%—30%，综合成本降低30%—50%。

半导体制造设备的差异化创新

对于半导体制造设备的差异，杨晓晅指出，“随着摩尔定律不断发展，基本上两三年有一个关键技术节点起来。目前，台积电3nm已经基本实现小批量量产，到2030年左右，制造工艺会越发先进，世界先进制造会降到原子层级。那么在国内就是说在以中芯国际为代表，2002年开始起步，20年时间，我们也在不断进展，跟世界领先差两三代的代差。”

从国产集成电路制造设备的发展角度来看，过去20年，以中微、北方华创为代表的，中国集成电路产业的发展带动了国产集成电路制造设备产业的发展。杨晓晅表示，“在2015年以前，国产设备厂商是学习积累过程； 2015-2017至今，国产设备迎来了春天，厂商开始做国产设备，客户认证国产设备，这阶段经历了快速发展期。去年之后，国产设备产业进入夏天，很火热。”

尽管现在产业发展很热，但对于未来，杨晓晅认为，中国集成电路产业的未来发展将受制于设备，将依赖于国产集成电路制造设备产业的突破，这对我们设备提出更高的要求。设备产业可能经历两个阶段。

杨晓晅指出，第一个阶段是，在做全面国产化努力的同时，要在局部的设备进行创新突破，目标是世界领先的半导体设备。在中国做世界领先是可以的，在美国能做，在中国也能做，最后是要通过设备，和大家共同努力，找到一些独特的集成电路制造解决方案，能够帮助全球的集成电路产业往前走，让集成电路产业重归全球化。

差异化创新要走不同的路，但走不同的路可能会翻车。所以怎么能够保证不翻车，这是需要考虑的。

杨晓晅认为，从设备研发来说，设备工艺的开发需要跟客户的工艺整合紧密相连，实现设备/工艺和工艺整合的互相了解；从产业链的角度，全产业链的协同创新，用长板补短板，用中国的高科技应用，来做我的关键技术和组件，实现设备创新，达到工艺要求，然后能够保证客户达到他工艺质量的要求；从理科应用研究方面，设备的创新需要物理、化学等多学科的综合应用，应加强和高校、科研院所的合作。