將突破壟斷，中國半導體製造能力提升

還記得2017年的記憶體和固態硬碟漲價事件嗎？這是記憶體有史以來漲價最瘋狂的一年，它的漲幅甚至跑贏了樓市。無奈的是，大額的利潤是被韓、日、美的壟斷廠家賺去了，中國企業只能眼睜睜地看著他們躺著數錢，這其中主要原因是這個生產領域是中國製造業的短板，主要瓶頸是我們的半導體設備與材料工藝技不如人。

積體電路的晶片製造需要上千個工藝步驟，每個步驟都需要特定設備的加工。有專業人士表示，現在的問題不是設計不出來晶片，而是如果沒有納米加工能力的設備和技術，晶片將無法製造出來。積體電路行業需要產業鏈的協同發展，晶片製造公司要考慮推進設備和材料的本土化。欣喜的是，這一局面將有所改觀，而這其中我們的鎢也將有一展抱負的施展空間。

有消息顯示，中國作為全球最大的積體電路消費國，隨著國內新一輪積體電路投資擴產熱潮的興起，我國企業對實現國內晶片生產所需的半導體設備國產化進程又邁出了一大步，一些主要設備製造商已經取得了技術突破，例如成功開發了垂直氧化爐和化學機械拋光機等關鍵設備。

2017年11月30日，北方華創下屬子公司北方華創微電子自主研發的8英寸立式氧化爐THEORIS O302 Move In長江存儲生產線，該設備被應用於3D NAND Flash制程，這套設備先前已被中國兩家大型半導體晶片生產商中芯國際（SMIC）和上海華力微電子公司的生產線所採用，其設備的加工應用領域涵蓋邏輯DRAM和NAND晶片，這標誌著國產設備打破了國際設備廠商的壟斷，改變了近年來8英寸金屬刻蝕機一機難求的艱難局面。

與此同時，另一家中國製造商CETC電子設備集團推出了新開發的可以執行拋光，清洗和晶圓傳輸功能的8英寸化學機械拋光（CMP）設備，物理氣相沉積（PVD）設備和蝕刻機等，一系列設備能夠根據國際標準設計，對矽，銅，鎢，鋁，氧化物，氮化物，鉭和聚合物等不同半導體材料進行加工。不得不提的是，我們的鎢是大型積體電路中重要的基層材料。 

早期半導體裝置中的佈線例如柵極主要是由多晶矽膜形成。使用多晶矽膜是因為其可充分滿足半導體裝置中柵極所要求的物理特性，例如高的熔點，易於形成薄膜，易於圖案化線，在氧化氣氛中的穩定性，以及形成平坦化的表面。但是，隨著半導體裝置中的集成水準提高，柵極線寬、柵極絕緣膜厚度及結深度減小。這些減小使得難以實現多晶矽製成的柵極中所需的低電阻。而金屬鎢具有優良的臺階覆蓋率(step coverage)和填充性，且金屬鎢在介質層內的擴散係數比銅的擴散係數小的多，因此通常採用金屬鎢作為阻擋層和柵極填充材料，目前這一應用雖然對鎢的總需求量並不占多大比重，但這是一項高附加值的應用，極具意義。

應用於大型積體電路的鎢需要有非常高的純度，要求5N以上，鎢源一般為超純鎢，小編曾閱讀過使用矽化鎢和氮化鎢的相關論文，文仲介紹到，半導體器件作為整體通常包括自對準接觸部件和由不同成分的多層膜構成的柵極，鎢一般用作阻擋層及各種半導體器件部件中的導體。近年來，作為較小器件幾何結構的結果，金屬鎢已成為主要的柵極材料。

在積體電路製造中，沉積鎢的工藝一般為物理氣相沉積法（PVD）或化學氣相沉積法（CVD）。PVD採用氮化鎢，而CVD採用六氟化鎢。由於物理氣相沉積工藝未涉及化學反應，物理氣相沉積工藝過程中的粒子易與反應腔室內的氣體分子發生碰撞，使粒子運動方向隨機，在通孔底部和側壁形成的鎢成核層厚度更均勻，因此，物理氣相沉積法工藝形成的鎢成核層的晶核品質更高，緻密性更好，填充通孔的效果更好，可靠性及電學性能更強。PVD和CVD工藝需要用到超純鎢靶材。

隨著工業4.0和中國智造2025概念的提出，國產半導體設備產業面臨黃金發展機遇期，量子電腦，智慧型機器人等對半導體積體電路的需求將不可估量，這個產業未來也將成為鎢業新的市場增長點。但不容忽視的是，全球半導體設備市場經過多年洗牌後，已經形成國際巨頭壟斷格局，國產設備廠商面臨著資本、技術、人才等諸多方面的不對稱競爭。

昨日，美國在新發佈的《國家安全戰略報告》中再次將中國列為對美的主要威脅國家之一，在經過短暫的蜜月期之後，特朗普將再次揮起大棒，首當其衝的就是中美貿易戰爭。這也再一次證明中國的發展需要更多的獨立自主，而作為產業的後入者，我們幸運地擁有鎢、稀土等戰略資源儲量優勢，如何善用這一優勢，進而形成自己的創新特色，從落後追趕到同步發展，最終突破發達國家的壟斷，是中國製造業最重要的任務。

版權聲明：本文僅為中國鎢業協會和中鎢線上使用，任何個人未經書面允許或未注明版權及出處不得擅自拷貝或轉載，否則視為侵權，本網站將依法追究其法律責任。