国产化重大突破:先进技术节点原子层沉积(ALD)设备即将交付

半导体材料圈 1周前
江苏微导纳米科技股份有限公司(微导TM)喜获来自某先进半导体芯片制造企业的首个订单,即将交付首台用于先进技术节点的原子层沉积(ALD)量产设备。该产品聚焦全球IC制造市场,为逻辑、存储等超大集成电路制造提供关键工艺技术和解决方案。尤其是在国内尖端半导体芯片制造方面,产品技术可覆盖45纳米到5纳米以下技术节点所必需的高介电常数栅氧层ALD工艺需求,填补了该领域无国产设备的空白。
2020年,作为国内尖端微纳制造核心装备企业,微导迎来了一个新的重要里程碑:再一次突破技术“无人区”,自主研发的凤凰系列ALD薄膜沉积系统成功实现量产化,专用于先进超大集成电路(VLSI)制造所需各类ALD薄膜沉积工艺。当前尖端半导体芯片制造必需采用的极少数ALD设备技术仅对用户提供单一或特定工艺制程。不同于此,微导通过自主创新,在产品设计性能上力求超越,使该产品具有强大的材料选择功能,可提供包括HfO2, ZrO2,Al2O3, SiO2, Ta2O5, TiO2, La2O3, ZnO, TiN, 以及AlN等多种工艺功能。其中可用于FINFET结构栅氧层的高介电常数材料(HfO2)的12寸晶圆工艺已达到片内及片间薄膜厚度均匀性均在1%以内,无可探测的氯、碳杂质含量,工艺性能不仅可满足当前45-14nm技术节点需求,更重要的是该产品可进行10nm乃至5nm以下技术节点的工艺材料升级,为客户提供在尖端芯片设计和制造过程中更多的核心工艺选择性,从而为更好的提升关键制造技术开发和知识产权保护提供重要保障。
ALD技术的诞生最早可以追溯到20世纪六、七十年代,自2001年国际半导体协会将ALD技术列入与微电子工艺兼容的候选技术以来,其发展势头强劲,受到了广泛关注。2007年底,美国Intel公司推出了基于45纳米节点技术的酷睿处理器,首次将ALD技术沉积的高介电常数材料(high-ĸ)和金属栅组合引入到集成电路芯片制造中,顺利将摩尔定律延续至当下最先进的5纳米鳍式晶体管(FinFET)工艺制程,并将继续支撑集成电路制造技术延续到3纳米和2纳米的全环绕栅极晶体管(Gate-All-Around GAAFET)技术。
然而,由于栅氧层对场效应晶体管(MOSFET)性能的直接影响,这道工艺制程对ALD设备的要求极高,全球范围内也只有极少数国外的知名半导体设备公司能够提供满足此工艺要求的ALD设备,此项技术因此也处于被绝对垄断的状态。尤其是对于起步较晚的中国半导体芯片制造,严格把控的技术壁垒使得ALD设备成为阻碍中国芯片技术进步的“真空镀膜技术三座大山”之一。微导的技术团队克服了重重困难,经过两年多的潜心钻研和大量的实验验证,终于突破了限制该工艺制程的多个技术瓶颈,成功开发出了可用于沉积high-ĸ栅氧层薄膜的新一代ALD量产设备。

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图一,Dragon 3000 Advanced ALD薄膜沉积系统搭载凤凰系列ALD反应腔

图片[2]-国产化重大突破:先进技术节点原子层沉积(ALD)设备即将交付 - 如意工业网(Rueee.com)-如意工业网(Rueee.com)

图二:凤凰系列ALD薄膜沉积的栅氧/金属栅(high-ĸ/metal-gate)叠层
微导副董事长、CTO黎微明博士表示,微导推出的ALD设备面向全球市场,将改变长期以来半导体先进制程关键工艺被极少数装备制造商垄断的现状,为尖端半导体制造提供了更多选择,同时对国内的半导体产业链成长具有极大的意义。感谢我们客户对我们技术和产品的信任和支持。我期待首台ALD设备在客户产线能够以最快速度顺利导入量产,以此为起点和客户一起建立先进制程开发和制造能力。微导还将推出一系列半导体领域ALD技术和装备,用于逻辑、存储、特色工艺、化合物半导体等芯片制造,力争成为ALD技术产业化应用的先行者与领导者。微导作为中国本土的半导体设备制造商,一定会肩负起推动ALD技术在半导体及微纳加工领域量产应用的重任。
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