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。
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;
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;
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;
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。
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:
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;
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;
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;
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;
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。
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;
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%;
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;
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;
集成式预清洗等离子腔体硬件,配套专用气体分配组件。
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;
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;
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。