半导体刻蚀技术的发展经历了从湿法刻蚀到干法刻蚀、从单晶圆反应台到多腔体系统的演进,中微公司独创的双反应台技术是这一过程中的关键拐点,可在同一真空腔中同时加工两片晶圆,为客户节省约35%的原材料,标志着行业从追求工艺精度转向兼顾效率与成本控制的新阶段。

从湿法到干法:刻蚀技术的第一次飞跃

早期半导体制造以湿法刻蚀为主,利用溶液与材料进行化学反应实现去除。但湿法刻蚀缺乏方向性,容易钻蚀侧面导致制程失真,随着线宽不断缩小,这一缺点愈发突出。因此,干法等离子体刻蚀逐渐取代湿法成为主流,其通过等离子体放电产生的活性粒子轰击硅片表面,实现精确的图形转移。

干法刻蚀又分为两大类:电容性等离子体刻蚀(CCP)和电感性等离子体刻蚀(ICP)。CCP适用于氧化硅、氮化硅等高硬度介质材料的刻蚀,是3D NAND深孔槽刻蚀的关键设备;ICP则主要用于硅刻蚀,对精确度要求更高。中微公司的传统优势集中在CCP领域,其产品覆盖从65nm到5nm的制程工艺,并成功进入台积电7nm和5nm产线。

双反应台:中微公司引领的效率革命

随着芯片制程向3D结构发展,刻蚀次数急剧增加——从65nm的20次升至5nm的160次,晶圆厂对刻蚀设备的需求量和成本控制能力都提出了更高要求。中微公司独创的双反应台技术正是对这一趋势的回应:其CCP设备(如Primo D-RIE)可灵活装置多达三个双反应台反应腔,每个反应腔在单晶圆反应环境下同时加工两片晶圆,在保证结果均匀一致的同时,为客户节省约35%的原材料。

这一架构突破了传统单反应台的产能瓶颈,成为中微公司CCP产品的核心竞争力。后续推出的Primo AD-RIE、SSC AD-RIE等系列持续优化了气流分布、温度控制和高深宽比刻蚀能力,支撑起64层及以上3D NAND闪存芯片的制造需求。

从CCP到ICP:国产刻蚀的版图扩展

在CCP领域站稳脚跟后,中微公司从2012年开始着手研发ICP设备。单台机Nanova经过产线验证后,于2020年起获得客户重复订单;双台机Twin-Star同样采用高输出低成本设计,进一步丰富了公司的产品矩阵。目前中微公司ICP设备制程达到28nm,并正积极研发用于5nm逻辑芯片和1Xnm内存芯片的下一代产品。

常见问题

双反应台技术相比单反应台的主要优势是什么?

双反应台技术可在同一真空腔中同时刻蚀两片晶圆,在保证加工均匀性的前提下,显著提高设备产出效率,并为客户节省约35%的原材料成本。

中微公司的刻蚀设备覆盖了哪些制程节点?

中微公司CCP设备覆盖65nm至5nm制程,并已进入台积电7nm和5nm产线;ICP设备制程达到28nm,同时在验证14nm/7nm等更先进工艺。

3D NAND层数增加对刻蚀设备提出了哪些新要求?

随着3D NAND层数增加,刻蚀深度和深宽比持续提升,要求设备具备更高的射频功率、更强的副产物排出速率,以及更精确的气流和温度控制能力。中微公司Primo SSC HD-RIE等产品正是针对这一需求开发。

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