立足科技创新 看盛美如何抢占半导体清洗市场

文/本刊记者 周琴琼

“面对同一个应用，同一个技术挑战，你要比大公司做得好，就要寻求差异化的解决方法，否则就很难超过大公司。” 盛美半导体设备（上海）有限公司（以下简称盛美）董事长兼CEO王晖博士说。

王晖博士所在的盛美半导体设备公司于1998年在美国硅谷成立，起初致力于研究无应力抛光与镀铜设备。2006年盛美将研发中心迁至亚洲，与上海创投合作成立合资公司盛美半导体设备（上海）有限公司，主要致力于单片清洗设备(Ultra C),无应力抛光(Ultra SFP)和电化学镀铜(Ultra ECP)技术的研究开发，王晖博士说。

潜心研究 突破核心技术难点

硅片清洗在半导体制造过程中的重要性日益凸显，“半导体器件生产中硅片须经严格清洗，微量污染也会导致器件失效，硅片清洗是保证半导体设备良率至关重要的一步”，王晖博士说，“事实上，从70纳米以下起，芯片制造的良率就开始有所下降，主要原因之一就在于硅片上的颗粒物、污染难以清洗；随着线越做越细，到了20纳米以下，基本上整个半导体芯片制造工艺中，每两步就要做一次清洗；而到1X纳米后，如果想得到较高良率几乎每步工序后都离不开清洗”。可是，作为集成电路产业链中最关键的一个环节，先进半导体设备长期以来被美国、日本和欧洲的几个工业强国所主导，在中国可以说是一个从零开始的产业。2008年以前中国12寸晶圆厂里的设备几乎没有一台是中国制造的。王晖博士表示：“芯片厂商和半导体设备商是相辅相成的关系，如果一个国家没有半导体设备设计、制造能力，它在高科技领域始终要受制于人。”

硅片清洗技术经历了几十年的发展，现阶段主要的清洗方式主要有物理清洗、化学清洗和物理化学结合的清洗方式。“纯化学的清洗会对半导体表面造成不同程度的材料损失；而现阶段物理的清洗如二相流喷嘴在40px纳米以下节点时清洗效率大幅降低”，王晖博士介绍说，“兆声波硅片清洗成为一种可取代二相流喷嘴的物理清洗方法，配上稀释的化学又可使硅片表面的材料损失最小化。”

王晖博士介绍说盛美研发的Ultra CTM硅片清洗设备核心技术为空间交变相移技术（SAPS，Space Alternated Phase Shift），该技术解决了兆声波能量在晶圆表面分布不均匀的难题，这是硅片兆声波清洗技术的一大突破。SAPS兆声波单片清洗设备将兆声波能量发生器和晶圆之间的间隙做周期性变化，达到了对晶圆表面兆声波能量分布的精确控制，能够在12英寸硅片上实现兆声波能量面内均匀度（一个均方差）达到了2％。清洗工艺过程中，使得晶圆表面的半导体器件颗粒清除效率(PRE)达到了99%。。

披荆斩棘 清洗技术更新换代

从2007年盛美研发生产了12英寸单片晶圆清洗设备，2009α样机进入SK海力士，经过24个月的研发认证，于2011年拿到正式订单。迄今为止，已销售了20余台兆声波清洗设备。盛美在科研路上从没止步。然而随着半导体工艺由2D走向3D，FinFET对硅片清洗提出了新挑战，线宽减小，深宽比的增加，无损伤清洗工艺难度也迅速增大。

“科研路上并不是一帆风顺的”，王晖博士说，“2012年参加IMEC会议上遇到德国兆声波清洗领域的有名专家，当时我主动提出合作意向，但是他委婉的推却了，他们已经对兆声波技术的运用研究了8-10年，耗费了大量人力物力财力，技术上始终无法解决兆声波对图形硅片无损伤清洗的难题，故不愿意再花费时间精力。”从上个世纪90年代开始，国内外很多大牌半导体设备公司也都曾在这个难题上做过尝试，但全部都无功而返。

盛美则凭借着一股追求技术极致的执着，经过8年的不懈努力，最终实现兆声波气泡内爆破坏理论的突破，研制出了颠覆性的无损伤兆声波清洗技术TEBO（Timely Energized Bubble Oscillation）。该TEBO技术最近在Sematech的Finfet结构上，取得了无损伤清洗的验证，盛美正在与多家客户进行洽谈，对该技术未来的市场化和Finfet良率提升充满信心。

 厚积薄发 引领中国半导体设备科技进军世界

王晖博士介绍到，目前硅片清洗有20亿美金的市场份额，这个数据随着电子设备的更广泛深入应用还在逐年扩大，盛美预计到2025年全球大约有50-60亿美金的市场，而盛美的目标是占据其30%以上的市场份额。

半导体发展对技术的要求不断更新，所以新问题、新技术对于半导体设备企业提出了很高的要求。而对技术的极致追求，就是盛美取得成功的最大秘诀。王晖博士表示，盛美做半导体设备，主要就是抓住三大要素：技术差异化、进入市场的时间节点及全球专利保护。

在盛美大事记中我们可以清晰地看到盛美走向世界的身影。2010年10月盛美半导体自主研发12英寸45纳米单片清洗设备销往韩国存储器巨头，盛美美国与Sematech建立了长期的合作关系等。盛美半导体以提升良率为突破口，加上可靠的设备运行数据争取到海力士，中芯国际，华力微电子，长电先进，华进半导体，晶盟等客户的重复订单。

从全球半导体产业的发展趋势来看，中国市场的地位正在崛起，未来一半以上集成电路市场在中国。“我认为中国制造走上世界舞台才刚刚开始，盛美有幸成为其中一员，以后一定还将有更多中国设备公司开发出差异化的，属于自己核心技术的产品。”这是个技术大变革的时代，也是中国本土半导体设备企业争得发展空间的的历史机遇。王晖博士规划道，“现在盛美的研发中心在中国，我们未来5年会在韩国，台湾地区，新加坡，日本，欧洲等地设立分公司，进行当地市场的拓展及售后服务维护等，那时我们也将是一家国际化的大公司。”

项目名称：半导体清洗设备

负责人/创始人：王晖（盛美半导体设备（上海）有限公司董事长兼CEO）

所属领域：集成电路