拓荆科技研究报告:国产薄膜沉积设备破局者,上市开启新征程

拓荆科技研究报告:国产薄膜沉积设备破局者,上市开启新征程

是化学气相淀积的一种,沉积温度低是其最突出 的优点。PECVD 沉积的薄膜电学性能优良、衬底附着性以及台阶覆盖性极佳,使其在超 大规模集成电路、光电器件、MEMS 等领域具有广泛的应用。

PECVD 原理:PECVD 技术是在低压力下,利用低温等离子体在工艺腔体的阴极上(即 样品放置的托盘)产生辉光放电,利用辉光放电(或另加发热体)使样品升温到预定的温 度,然后通入适量的工艺气体,气体经一系列化学反应和等离子体反应,最终在样品表面 形成固态薄膜。根据等离子体产生的原理进一步可以分为:射频增强等离子体化学气相沉 积(RF-PECVD)、甚高频等离子体化学气相沉积(VHF-PECVD)、介质层阻挡放电增 强化学气相沉积(DBD-PECVD)、微波电子回旋共振等离子体增强化学气相沉积 (MWECR-PECVD)。

PECVD 设备主要由真空和压力控制系统、淀积系统、气体及流量控制、安全保护系统、 计算机控制等部分组成。 拓荆科技为产业化应用先锋,工艺覆盖广泛。拓荆科技是国内唯一一家产业化应用的集成 电路 PECVD 设备厂商,已配适 180-14nm 逻辑芯片、19/17nm DRAM 及 64/128 层 FLASH 制造工艺需求,产品能够兼容 SiO2、SiN、SiON、BPSG、PSG、TEOS、LokⅠ、Lok Ⅱ、ACHM、ADCⅠ等多种反应材料。公司针对下游对于不同材料薄膜 PECVD 设备的需 求,已研发并生产 16 种不同工艺型号的 PECVD 设备。

国产替代效果显著。公司 PECVD 设备以 12 英寸产品为主,包括 PF-300T、PF-300T eX、 PF-300T pX、NF-300H,8 英寸产品为辅,主要型号为 PF-200T。性能对标国际一线厂 商应用材料和泛林半导体,国内处于领先地位。据公开招标信息统计,2019-2020 年长江 存储、上海华力、无锡华虹以及上海积塔等 4 家厂商 PECVD 设备招标数量中,拓荆科技 合计占比约 17%,单就上海积塔产线市占率可达 60%以上,国产设备市占率显著提升。

3.2 ALD设备:制程工艺持续推进,市场规模稳定增长

原子层沉积(atomic layer deposition, ALD)是通过将气相前驱体及反应物脉冲交替通入反应腔并在基底上发生表面化学反应形成薄膜的一种方法,通过自限制性的前驱体交替 饱和反应获得厚度、组分、形貌及结构在纳米尺度上精准可控的薄膜。该方法对基材不设 限,适用于具有高深宽比或复杂三维结构的材料。采用 ALD 制备的薄膜具有高致密性(无 针孔)、高保形性及大面积均匀性等优异性能,被广泛应用在 HKMG、Double Pattern、 Dielectric、MEMS、Memory 等多个领域。

1)通过调节反应循环次数精确控制薄膜厚度,形成原子级厚度的薄膜;2)薄膜沉积温度 友好(RT~400℃);3)可广泛适用于各种形状的衬底,在高深宽比结构及复杂三维结构 中可生成保形性极好的薄膜;4)前驱体或反应物是饱和的化学吸附,能保证生成大面积 均匀性薄膜;5)基于自限制特性,ALD 过程不需要控制前驱体或反应物流量的均一性; 6)薄膜光滑、致密、无针孔;7)适合界面修饰和制备多组元纳米叠层结构等。

ALD 工艺具有显著优势:虽然与 CVD 相比,ALD 存在产出低、成本高的缺点,然而 ALD 技术对高深宽比沟槽孔洞保形性填充的能力强,提供了对组成、厚度精确到原子层尺度的 稳定控制,特别是对界面、掺杂和台阶覆盖率的调控是新一代半导体工艺迫切需要的。从 高介电常数材料的生长及其表现出的优越性能方面考虑,ALD 是比磁控溅射、脉冲激光沉 积、溶胶凝胶、CVD 等更适合的技术。

晶圆工艺制程持续推进,产业应用大势所趋:2022 年,尖端半导体企业已计划投入生产 3 纳米工艺,竞争高度已达到 2nm;据 Gartner 预计,2025 年后,晶体管微缩化进入埃 米尺度,ALD 高 k 栅介质和金属栅材料的应用,预计可延长摩尔定律至少 10 年,此外新 的器件结构和新沟道材料的引入,使得场效应晶体管器件继续沿用成为可能。而 ALD 制 备在这些新型器件中,扮演了不可或缺的角色。

市场规模持续增长。据 Gartner 数据,受益于先进制程 GAA 应用和存储器超深宽比薄膜 技术需求,单片 ALD 设备市场规模将从2021年 22亿美元增长至2025年 34亿美元左右。 其中单先进制程 FinFET 向 GAA 工艺转换即可推动 ALD 设备和 EPI 设备市场增加 12 亿 美元。另根据 Maximize Market Research 预测,2025 年全球半导体薄膜沉积设备市场规 模将达到 340 亿美元,年均复合增长率 13%以上。届时 ALD 设备市场规模合计将达到 32 亿美元左右。

拓荆科技 ALD 设备型号主要包括:PE-ALD 和 Thermal ALD、PE-ALD: 在 PECVD 设 备核心技术的基础上,对反应腔内关键部件等进行优化改进,可以沉积 SiO2 和 SiN 材料 薄膜,目前已适配 55-14nm 逻辑芯片制造工艺需求,具备优秀的多面体表面成膜能力, 可以满足复杂结构体的镀膜需求,在先进制程集成电路制造工序中应用广泛,已经处于量 产阶段。(报告来源:未来智库)

3.3 SACVD设备:技术不断突破,国产化率持续提升

SACVD设备的主要功能是在次常压环境下,通过对反应腔内气体压力和温度的精确控制, 将气相化学反应材料在晶圆表面沉积薄膜。SACVD 设备的高压环境可以减小气相化学反 应材料的分子自由程,通过臭氧在高温下产生高活性的氧自由基,增加分子之间的碰撞, 实现优越的填孔(Gap fill)能力,是集成电路制造的重要设备之一。

设备性能对标国际大厂,国产化率持续提升。公司的 SACVD 设备可以沉积 BPSG、SAF 材料薄膜,适配 12 英寸 40/28nm 以及 8 英寸 90nm 以上的逻辑芯片制造工艺需求,拥有 能够填平沟槽孔洞结构至平整的能力和沉积速度快的特点,公司研发生产了多种应用于不 同工艺的 SACVD 设备,系国内唯一产业化 SACVD 设备的公司。据公开招标信息统计, 2019-2020 年长江存储、上海华力、无锡华虹以及上海积塔等 4 家厂商 SACVD 设备招标数 量中,拓荆科技合计占比约 25%,与应用材料瓜分国内 SACVD 市场。

PECVD 设备:公司深耕薄膜沉积设备领域十余年,形成了完整的 PECVD 设备产品体系, 覆盖工艺 16 种,随着产品应用领域持续扩大,高阶应用不断突破,公司将继续保持行业 领先优势,持续看好公司未来 PECVD 设备业务发展。预计 2022-2024 年公司 PECVD 设 备收入增速分别为 55%/40%/30%,毛利率分别为 43.5%/44.3%/43.0%。

SACVD 设备:国产 SACVD 设备产业化和国产替代先锋,作为国内外唯二的 SACVD 设 备供应商,国外对标应用材料,随着后续 SACVD 产业推进和国外客户拓展,看好公司对 国内市场的设备替代和国外市场的渗透。预计 2022-2024 年公司 SACVD 设备收入增速分 别为 200%/80%/40%,毛利率分别为 63%/63.5%/63.7%。

ALD 设备:公司把握市场前沿趋势,持续投入研发,依托在 PECVD 的技术和客户优势, 新产品有望快速导入,看好公司未来 ALD 市场的增长和市场份额的提升。预计 2022-2024 年公司 ALD 设备收入增速分别为 200%/80%/40%,毛利率分别为 44.5%/45%/44.3%。

其他业务:公司其他业务组要包括备品备件业务、设备服务费用等,随着国内晶圆厂持续扩产及公司设备付运规模高速增长,备品备件业营收将保持平稳快速增长,预计 2022-2024 年收入同比增速分别为 100%/100%/40%,毛利率分别为 53%/53.5%/55%。 基于以上假设,我们预计公司 2022-2024 年营业收入分别为 12.82/18.88/24.96 亿元,同 比增长 69.1%/47.3%/32.2%,综合毛利率分别为 45.62%/46.84%/46.10%。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来源:【未来智库】未来智库 - 官方网站