在真空中镀膜与生产和加工Showerhead有什么关系？
2025/11/19 13:59:22   来源：    点击：62

在真空中镀膜是为了减少杂质沉积的干扰，确保膜层纯度，这一需求与生产和加工的Showerhead（喷淋头/气体分配盘）存在紧密关联，具体体现在以下方面：

一、真空镀膜的核心作用：减少杂质干扰

1.避免氧化与污染

半导体制造中，镀膜工艺需在真空环境下进行，因为空气中的氧气、水蒸气等会与金属材料（如铝、铜）在高温下迅速反应，生成氧化层或杂质颗粒。例如，铝蒸汽沉积时若遇氧气，会在十亿分之一秒内形成氧化铝，直接破坏导线结构导电性。真空环境可大幅降低此类风险，确保膜层纯度。

2.控制工艺精度

薄膜沉积的均匀性对芯片性能至关重要。真空环境能减少气体分子对镀膜过程的干扰，使膜层厚度控制精度达到纳米级。例如，通过精确控制真空度、温度和气体流量，可实现金属互连层、绝缘层等的高精度沉积，避免因杂质导致的电阻率波动或薄膜缺陷。

3.满足极端工艺需求

部分核心环节（如离子注入）需在超高真空中操作，以防止空气残留粒子与高能离子碰撞引发放射污染。真空环境还能优化薄膜生长过程，例如在多孔性电介质薄膜生成中，通过分级真空调试（如从10⁻³托降至10⁻⁶托），可精确控制金属原子填充纳米级模板沟槽，避免堆积缺口。

二、Showerhead在真空镀膜中的关键角色

1.气体均匀分配的核心部件

Showerhead是半导体制造中气体分配系统的核心，其功能是通过表面数万至数十万个微孔阵列，将反应气体均匀喷射至晶圆表面。在真空镀膜工艺中，气体分布的均匀性直接影响薄膜厚度的一致性。例如，安徽博芯微生产的Showerhead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%，显著提升良率。

2.材料选择与真空工艺的适配性

Showerhead需适应真空环境下的高温、腐蚀性气体等极端条件。安徽博芯微根据不同工艺需求，采用多样化材料：

o金属材料：如镍基合金、钛合金，用于抵抗等离子体轰击和高温腐蚀，适用于中低端制程。

o非金属材料：如碳化硅（CVD-SiC）、氮化铝（AlN），用于极紫外光刻（EUV）、原子层沉积（ALD）等关键工艺，满足耐高温（600℃以上）、化学惰性（抵抗Cl₂、BCl₃等腐蚀性气体）及热膨胀匹配（与硅晶圆热膨胀系数接近）等要求。

3.加工精度与真空镀膜的协同

Showerhead的微孔加工精度直接影响气体喷射的均匀性。安徽博芯微采用创新加工技术（如飞秒激光冷加工、复合加工工艺），实现孔径偏差≤±1μm、孔壁垂直度达90°±0.5°，满足5nm制程需求。这种高精度加工与真空镀膜工艺的结合，确保了薄膜沉积的均匀性，为半导体制造提供了关键支撑。

三、安徽博芯微的Showerhead与真空镀膜的关联实例

1.高端制程中的应用

安徽博芯微的高端Showerhead产品采用镍基合金制造，显著提升耐高温和耐腐蚀性能，适用于真空镀膜中的高温工艺（如化学气相沉积CVD）。其非金属Showerhead（如CVD-SiC材质）则用于ALD等对材料纯度要求极高的工艺，避免杂质污染薄膜。

2.复合加工工艺的创新

安徽博芯微通过“激光+磨削”复合加工工艺，实现12英寸Showerhead的批量生产。该工艺结合飞秒激光的高精度打孔与金刚石磨削的精密抛光，消除激光加工残留的锥度与毛刺，提升孔壁质量。这种技术突破不仅优化了Showerhead的性能，也间接提升了真空镀膜工艺的稳定性和良率。

3.产业链国产化替代的推动

安徽博芯微等国内企业通过技术突破，推动Showerhead等半导体设备核心零部件的国产化率从15%提升至40%。其产品广泛应用于半导体、显示面板等领域，为真空镀膜工艺的本土化提供了可靠支持，降低了对进口设备的依赖。

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Showerhead、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：《半导体制造技术》《半导体器件物理》《集成电路制造工艺与设备》等。