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12 英寸选择性外延沉积设备开发资料10 纳米级 -76页
首页 >半导体设备资料 >晶圆制造:镀膜-PVD-CVD 2024-01-31 报告错误错误问题可与客服联系,感谢您的支持! [获取免费下载] 觉得本站不错记得分享给好友哦! 0
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图纸预览图
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资料描述

多堆叠批量式高产能选择性外延(SEG)设备,替代单片式 SiGe 外延机,适配 10nm 及以下 FinFET 逻辑、存储芯片源漏应力层工艺.

文档包含整机零部件采购清单、硬件图纸、流体 / 热场仿真数据、设备故障维护设计、腔体、加热、气路结构专利、产线导入规划、大尺寸设备硬件方案,完整记录从原型、改良到量产设备全流程硬件开发、测试、改良全过程。

一、设备痛点导向

  1. 现有量产设备均为单片式 RP-CVD,单腔每小时产能仅 2~4 片,产线需要大量设备堆叠,成本高;

  2. 选择性外延存在加载效应(Loading Effect)、片内 / 片间厚度、Ge 浓度均匀度差、高 Ge 组分薄膜易产生位错缺陷;

  3. 传统单区加热、单一进气喷嘴无法实现整片晶圆中心 / 边缘精准控温、控气,无法满足 10nm 精细图案选择性生长要求;

  4. 市场无大批量多堆叠 SEG 量产机型,立项研发多槽批量式全新设备架构。

二、设备整体设计方案

创新Multi-Stack 多堆叠批量反应腔集群式设备架构,搭配独立预清洗腔、缓冲腔、晶圆传输 EFEM 模块:

  1. 腔体结构:多槽石英舟同步承载多片 12 寸晶圆,区别传统单片腔;配置双通路独立进气喷头、分区加热模组;

  2. 热源系统:创新水平 4 区 + 垂直双区复合 HV 加热器,可单独调控晶圆边缘 / 中心温度,解决边缘厚度漂移;

  3. 气路系统:独立分区分流喷淋头,分层导流消除涡流,精准控制 SiH₄/GeH₄/HCl 前驱体流量,弱化加载效应;

  4. 配套预清洗腔体:集成等离子原位除天然氧化层,晶圆全程真空不暴露,减少界面缺陷;

  5. 整机自动化:双臂真空机械手、自动温控 / 气体流量控制系统、腔体自熟化程序

三、核心硬件部件

  1. 复合多区 HV 加热器:水平 4 区 + 垂直 2 区独立温控,边缘温度可独立升降,解决晶圆边缘外延厚度偏高行业通病,片内厚度均匀度控制至 1% 以内;

  2. 双通道分层气体喷淋头:分区供气、差异化抽气结构,降低高低宽幅图案加载效应至 3.5%;

  3. 全石英内衬腔体 / 抽气屏蔽件:隔绝含 Cl 工艺气体腐蚀金属,大幅降低金属颗粒污染;

  4. 大容量多槽石英晶圆舟,配套专用传输治具,兼顾产能与晶圆磕碰防护;

  5. 集成式预清洗等离子腔体硬件,配套专用气体分配组件。

四、设备配套工艺开发

  1. 硬件配套工艺研发:基于自研腔体开发高低 Ge 浓度 Si、SiGe、Ge 选择性外延配方,配套不同前驱体(Si₂H₆、Si₃H₈)适配低温 10nm 工艺;

  2. 配套检测硬件与实验平台:联合高校搭建 TEM、AFM、SIMS、X 射线应力检测设备,用于设备输出薄膜缺陷、厚度、掺杂、应力表征;

  3. 对标海外设备:单腔产能≥9 片 / 小时、片内厚度均匀<1%、Ge 浓度均匀<1%、颗粒≤12 颗、加载效应<10 等硬性硬件工艺指标。