Showerhead机加工：材料选择与性能要求的深度剖析
2025/11/7 17:03:41   来源：    点击：101

在半导体制造领域，Showerhead（喷淋头/气体分配盘）作为气体分配系统的核心部件，其性能直接决定了晶圆表面薄膜沉积的均匀性、刻蚀精度及等离子体分布的稳定性。随着先进制程向3nm及以下节点推进，Showerhead的微孔加工精度要求已提升至亚微米级，孔径一致性需控制在±0.5μm以内，这对材料选择与性能要求提出了极高的标准。

一、金属材料的选择与应用

金属材料在Showerhead制造中占据主导地位，尤其是铝合金（如6061-T6），因其导热性好、耐腐蚀性强且易于加工，广泛应用于中低端制程。铝合金的导热性能确保了Showerhead在高温环境下的稳定性，而耐腐蚀性则延长了其使用寿命。然而，在高端领域，如极紫外光刻（EUV）和原子层沉积（ALD）等关键工艺中，铝合金已难以满足需求。此时，镍基合金和钛合金凭借更强的抗等离子体轰击能力和高温稳定性，逐渐成为主流选择。

以安徽博芯微半导体科技有限公司为例，其在高端制程中采用镍基合金制造Showerhead，显著提升了其耐高温和耐腐蚀性能。镍基合金不仅能在高温下保持结构稳定，还能有效抵抗等离子体中的活性粒子侵蚀，从而延长了Showerhead的使用寿命。

二、非金属材料的崛起

随着半导体制造技术的不断进步，非金属材料在Showerhead制造中的应用日益广泛。碳化硅（CVD-SiC）、氮化铝（AlN）、石英玻璃及高纯度陶瓷等材料，因其耐高温性（承受反应腔内600℃以上高温）、化学惰性（抵抗Cl₂、BCl₃等腐蚀性气体侵蚀）及热膨胀匹配性（与硅晶圆热膨胀系数接近，避免高温变形导致密封失效）等优异性能，被广泛应用于极紫外光刻（EUV）、原子层沉积（ALD）等关键工艺中。

以东京电子（TEL）的EUV Showerhead为例，其采用CVD-SiC材料，通过优化孔径分布与流道设计，使晶圆边缘与中心区域的薄膜厚度偏差从±3%降至±0.8%，显著提升了良率。CVD-SiC材料不仅具有极高的耐高温性能，还能在极端环境下保持结构稳定，确保了气体分配的均匀性和稳定性。

三、材料性能的综合考量

在选择Showerhead材料时，除了考虑耐高温、耐腐蚀和热膨胀匹配性外，还需综合考虑材料的加工性能、成本效益及环保性等因素。例如，虽然碳化硅材料性能优异，但其加工难度大、成本高，限制了其在中低端制程中的应用。因此，在实际生产中，需根据具体工艺需求和成本预算，选择合适的材料组合。

此外，随着半导体制造技术的不断发展，对Showerhead材料的性能要求也在不断提高。未来，新型复合材料、纳米材料等有望在Showerhead制造中得到应用，进一步提升其性能和使用寿命。

安徽博芯微半导体科技有限公司，为核心组件提供高精度Showerhead（喷淋头/匀气盘/气体分配盘）服务，产品主要包括Shower head、Face plate、Blocker Plate、Top Plate、Shield、Liner、pumping ring、Edge Ring等半导体设备核心零部件，产品广泛应用于半导体、显示面板等领域，性能卓越，市场认可度高。

内容来源：综合整理自《Showerhead(喷淋头/气体分配盘)生产加工技术解析》、《半导体工艺腔用喷淋头Showerhead》及相关行业报告。