

在集成电路器件制造过程中,随著微观器件的尺度缩小到14纳米、10纳米、7纳米、5纳米以下,由于光刻的波长限制,最小尺度的微观结构的加工,越来越多要靠“双重图形”,“四重图形”(一次光刻要配以三次薄膜和五次刻蚀步骤),以至“八重图形”(一次光刻要四次薄膜和七次刻蚀步骤)工艺来实现。等离子体刻蚀设备在生产过程中的应用比重越来越大,已经成为最关键的,也是投资成本最大的集成电路设备。7-5纳米刻蚀设备是全世界目前在刻蚀设备领域中的巅峰。全世界目前只有一条7纳米生产线和5纳米实验线。本项目的研制成果已经被成功地用于这两条代表最高工艺水平的产线中。 本项目是中微在14-7纳米电容性耦合(CCP)等离子介质刻蚀机的研究基础上,通过技术升级与改造,成功将双反应台CCP等离子介质刻蚀机(Primo AD-RIE)推进到了7-5纳米节点工艺的应用上。 本项目成果具有的创新点和优势: 1)优异的微颗粒污染物控制: 反应室内壁选用高纯度、耐腐蚀特殊材料,如氧化钇真空镀膜的非导电上电极板,颗粒缺陷控制在较低的水平。整个反应腔体内没有在真空中裸露的金属,从而根本上遏制了金属污染的可能性。 2)出色的均匀性:通过动态,分区域的反应气体注入系统的应用,工艺气体和调节气体可以分区域地注入刻蚀腔体,以调节刻蚀的均匀性。下电极还采用了四区动态调节静电吸盘,每个区都可以单独控温,并在工艺过程中,可以每步设置不同的温度,有效的改善片内均匀性。 3)稳定可控的等离子体:中微设计开发了具有等离子体约束功能的工艺组件,把等离子体约束在特定的范围内,保证了在刻蚀过程中等离子体的稳定性。在约束等离子体的同时,工艺组件还具有良好的气导率,保证了刻蚀过程中的反应生成物能被及时有效地带走。 4)较宽的工艺窗口:通过对刻蚀材料和刻蚀气体的深入研究,不断优化刻蚀条件,开发出了具有高光刻胶对有机掩模层选择比的刻蚀工艺,能够在满足刻蚀形状、尺寸、面内均匀性的同时,拥有足够宽的工艺窗口。 5)高生产效率:设备采用双反应台反应腔,系统高度集成,最多可挂3个反应腔(六个反应台)。在保证刻蚀系统工艺能力的同时,最大限度的降低了设备成本和占地面积,实现单位面积生产效率最大化。 本项目共申请国内外专利75项,其中发明专利74项;已有20项获授权,其中发明专利19项。本设备已在国际领先的逻辑芯片制造厂商得到应用,从2016年3季度,运抵客户工厂进行安装调试,机台达到7纳米有机掩模层刻蚀的客户生产指标,并实现重复订单。随后,5纳米的部分应用也已基本满足客户的工艺要求。截至2018年年底,已累计出货超过90个反应台,形成销售13868万元。
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