薄膜沉积设备特点

2022/01/17

1.研制技术难度大

薄膜沉积设备设计需综合运用有机化学、无机化学、化学工程与工艺、半导体物理、等离子体物理固体力学、流体力学、电气控制及自动化、软件工程、机械工程等多个学科。设备的反应腔设计、腔体内关键件设计、气路设计、温度控制及射频控制需要同时对基础理论知识、整机设计思路和产线工艺均具有深刻理解。薄膜沉积设备还需针对集成电路制造不同技术路线及不同工序所需薄膜材料的物理、化学性质，进行差异化工艺开发，以实现不同材料的沉积功能，技术壁垒极高。

2.产业化验证周期长

薄膜是芯片结构的功能材料层，会留存在完成制造、封测的芯片中，直接影响芯片性能。生产中不仅需要在成膜后检测薄膜厚度、均匀性、光学系数、机械应力及颗粒度等性能指标，还需要在完成晶圆生产流程及芯片封装后，对最终芯片产品进行可靠性和生命周期测试，以衡量薄膜沉积设备生产的产品是否最终满足技术标准，因此晶圆厂验证时间较长。

3.对先进工艺重要度高

薄膜沉积设备是集成电路制造的核心设备之一。随着集成电路制造不断向更先进工艺发展，单位面积集成的电路规模不断扩大，芯片内部立体结构日趋复杂，所需要的薄膜层数越来越多，对绝缘介质薄膜、导电金属薄膜的材料种类和性能参数不断提出新的要求。在90nm CMOS工艺 大约需要40道薄膜沉积工序。在3nm FinFET 工艺产线，则超过100道薄膜沉积工序，涉及的薄膜材料由6种增加到近20种，对于薄膜颗粒的要求也由微米级提高到纳米级。只有薄膜沉积设备的不断创新和进步才能支撑集成电路制造工艺向更小制程发展。