薄膜沉积是将特定材料原子/分子沉积在晶圆表面形成功能膜层的关键工艺,常见的包括PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)和ALD(原子层沉积), 用于形成介电层、导电层、阻挡层等。
以CVD(化学气相沉积)工艺原理为例:晶圆进入反应腔后,设备需在高真空环境下精确引入前驱体气体,气体在腔体内输运、扩散与吸附,并在基片表面发生 受控化学反应形成连续薄膜,同时副产物需被及时解吸并高效排出。
中国薄膜沉积设备市场在全球中占比持续提升,已成为推动全球薄膜沉积设备需 求增长的核心区域之一。中国薄膜沉积设备市场规模由 2017 年的 23 亿美元提升至 2025E 的 146 亿美元,2017–2025E 期间 CAGR 约 26.0%,2023 年以来,在国内晶圆厂扩产节奏加快、设备国产化率持续提升的 带动下,中国市场规模快速放大,2023–2025E期间年均增量持续扩大。
不同沉积工艺在材料体系、结构复杂度与性能要求上的差异,推动设备价值量与技术门槛在沉积环节内部分化。从半导体设备体系投资结构看,薄膜沉积设备与光刻、刻蚀并列构成晶圆制造的三大核心装备,其中薄膜沉积设备长期稳定占据晶圆制造设备约 22% 价值量。沉积的各类功能薄膜直接决定器件结构完整性与 电学性能,是前道工艺中需求量最大、应用范围最广的关键环节之一。
从工艺结构看,PECVD 以约 33% 的占比居于首位,主要应用于介质层与钝化层等大规模沉积场景;ALD 占比约 11%,主要面向先进制程与高深宽比结构, 对原子级厚度控制和界面质量要求极高,技术壁垒最为突出;PVD、管式 CVD 与 非管式 LPCVD 合计约占三成,主用于金属互连及传统功能薄膜沉积;SACVD、 HDPCVD、Flowable CVD、电镀 ECD 与 M-CVD 等细分工艺合计约占一成, 主要覆盖特殊结构填充及新材料应用需求。
从中国薄膜沉积设备厂商布局看,各企业在工艺路线与应用场景上分工明确。中 微公司以 MOCVD 为核心,主要面向 LED 外延等高温沉积领域;北方华创覆盖 PVD、LPCVD、APCVD 及 Thermal ALD 等多类工艺,产品矩阵完整,是国内前道沉积设备的平台型厂商代表。相比之下,拓荆科技技术路径更为聚焦, 以 PECVD 切入集成电路前道沉积市场,已在介质层、抗反射层及刻蚀阻挡层等关键工艺实现稳定量产,竞争优势突出。同时,ALD(含 PE-ALD)设备已完成验证并进入量产,覆盖 SADP、STI 等先进工艺,前瞻布局有望随制程复杂化持续受益。