刻蚀设备相关期刊投稿

半导体制造设备和材料是半导体行业最上游的环节。目前来看，集成电路设备制造是中国芯片产业链中最薄弱的环节。经过20多年的追赶，中国与世界在芯片制造领域仍有较大差距。虽然中国在该领域整体落后，但刻蚀机方面已在国际取得一席之地。

全球半导体设备市场的后起之秀

随着近些年 社会 对集成电路的重视和大批海外高端人才的回归，我国的集成电路在这几年出现了飞速的发展。在IC设计（华为海思）、IC制造（中芯国际）、IC封测（长电 科技 ）、蚀刻设备（中微半导体）上出现了一批批优秀的企业。

1、半导体设备

我们的主角中微半导体所在的领域就是半导体设备细分行业，这个行业主要有两种半导体设备，一是光刻机，一个是刻蚀机。中微是以刻蚀机为主要设备的供应商，去年12月公司自主研制的5nm等离子体刻蚀机正式通过台积电验证，将用于全球首条5nm制程生产线。

芯片，这个从前被戏称为：除了水和空气，其他都是进口的行业。最近中美贸易战的焦点就是在芯片领域，美国政府对华为的封锁就是下令美国供应商没有经过国会批准不准买给华为芯片。这也是我们非常气愤的地方，为什么中微半导体有了最先进的设备还是会受人制肘呢？

主要是我国的短板在于光刻机，与国外先进技术有非常大的差距。为什么刻蚀机技术那么好，不能弥补这个短板吗？这就是光刻机和蚀刻机的不同，有一部分人把蚀刻机与光刻机搞混。其实两者的区别非常的大，光刻机是芯片制造的灵魂，而蚀刻机是芯片制造的肉体。

光刻机把电路图投影到覆盖有光刻胶的硅片上面，刻蚀机再把刚才画了电路图的硅片上的多余电路图腐蚀掉。光刻机把图案印上去，然后刻蚀机根据印上去的图案刻蚀掉有图案（或者没有图案）的部分，留下剩余的部分就是集成电路。所以说这是两个过程要用到的设备，而且这两个过程是连续的。

我国光刻机的最高水平是上海微电子的90nm制程，世界顶尖的光刻机是ASML的7nm EUV光刻机，ASM已经开始研制5nm制程的光刻机。相对来说，我国在光刻机制造领域与国际先进水平有很大的差距，高端光刻机全部依赖进口。只能说我国的刻蚀机技术领先，中微半导体的介质刻蚀机、硅通孔刻蚀机位于全球前三。但是在整个产业链的产能和技术上，与一些大型的企业差距非常的大，所以在中美贸易战中显得很吃亏。

那我们说完了中微半导体这个单独的行业领域，现在放眼整个行业，来看看半导体设备到底在这个行业中扮演者什么角色？

2、半导体产业

半导体的发展是越来越集成化，越来越小。从早期的电子管到现在的7nm器件，一个小小的芯片上需要有几百个步骤和工艺，显示出高端技术的优越性。也正是这样的行业特点，导致整个行业非常依赖技术的创新。而半导体设备是制作芯片的基石，没有这一块芯片不可能出现。

可以看到虽然产值低，但是缺这个还真的没办法发展下游。这也是贸易战在芯片领域为什么大打出手的原因，没有先进的技术，很难发展非常广大的信息系统。可以说这一行创造的价值并不高，但是不能缺少，是高端技术的积累。

大国重器：7nm芯片刻蚀机龙头

在技术含量极高的高端半导体产业中，能与美欧日韩等国际巨头同台较量的中国企业凤毛麟角，而中微半导体是其中一家。中微半导体是一家以中国为基地、面向全球的高端半导体微观加工设备公司，主要从事半导体设备的研发、生产和销售。而要了解中微这家公司，先不得不介绍一下公司创始人尹志尧。

尹志尧是一个颇具传奇色彩的硅谷技术大拿。

1980年赴美国加州大学洛杉矶分校攻读物理化学博士，毕业后进入英特尔中心研究开发部工作，担任工艺程师；1986年加盟泛林半导体，开发了包括Rainbow介质刻蚀机在内的一系列成功的等离子刻蚀机，使得陷入困境的泛林一举击败应用材料，跃升为全球最大的等离子刻蚀设备制造商，占领了全球40%以上的刻蚀设备市场。

以此同时，泛林与日本东京电子合作，东京电子从泛林这里学会了制造介质等离子体刻蚀机，复制其Rainbow设备在日本销售，后来崛起为介质刻蚀的领先公司。

1991年，泛林遭老对手美国应用材料挖角，尹志尧先后历任应用材料等离子体刻蚀设备产品总部首席技术官、总公司副总裁及等离子体刻蚀事业群总经理、亚洲总部首席技术官。

为了避免知识产权风险，尹志尧从头再来，用不同于泛林时期开发的技术，研发出性能更好的金属刻蚀、硅刻蚀和介质刻蚀设备，应用材料再次击败泛林，重返行业龙头地位，到2000年，应用材料占据了40%以上的国际刻蚀设备市场份额。

目前全球半导体刻蚀设备领域三大巨头——应用材料、泛林、东京电子，都与尹志尧的贡献密切相关。

2004年8月，已年届六旬的尹志尧带领15名硅谷资深华裔技术工程师和管理人员回国，创立了中微半导体，并在短短数年之间崛起为全球半导体设备领域的重要玩家。

中微从2004年创立时，首先着手开发甚高频去耦合的CCP刻蚀设备Primo D-RIE，到目前为止己成功开发了双反应台Primo D-RIE，双反应台Primo AD-RIE和单反应台的Primo AD-RIE三代刻蚀机产品，涵盖65nm、45nm、32nm、28nm、22nm、14nm、7nm到5nm关键尺寸的众多刻蚀应用。

从2012年开始中微开始开发ICP刻蚀设备，到目前为止己成功开发出单反应台的Primo nanova刻蚀设备，同时着手开发双反应台ICP刻蚀设备。公司的ICP刻蚀设备主要是涵盖14nm、7nm到5nm关键尺寸的刻蚀应用。

这里面看起来是几个似乎不起眼的数据，但里面蕴含了满满的技术含量。而中微到底是否掌握了5nm刻蚀技术，一时间众说纷纭。如今，中微半导体与泛林、应用材料、东京电子、日立4家美日企业一起，组成了国际第一梯队，为全球最先进芯片生产线供应刻蚀机。

随着大规模集成电路制造朝着更高集成度、更小关键尺寸以及更大晶圆半径的方向发展，对刻蚀工艺的精度要求越来越高，所以湿法刻蚀的图形保真性不理想、刻蚀线宽难以控制、表面粗糙等不适用于小尺寸器件刻蚀工艺，进而催生出 干法刻蚀工艺，本文主要为自身接触设备当今主流干法刻蚀机--RIE 的相关知识记录 。 在低气压及放电管两极电场的作用下，电子和正离子分别向阳极、阴极运动，并堆积在两极附近形成空间电荷区，但正离子的漂移速度远小于电子，所以正离子空间电荷区的电荷密度比电子空间电荷区大得多，使得整个极间电压几乎全部集中在阴极附近的狭窄区域内， 此时会产生一种现象--辉光放电 。 RIE刻蚀机又称反应离子刻蚀机，英文名为ReactiveIonEtching，作为干法刻蚀的一种，主要由真空系统、供气系统、控制系统、计算机操作系统等组成。其利用刻蚀气体进行辉光放电的等离子体进行刻蚀，低真空下刻蚀气体在高频电场的作用下产生辉光放电，使气体分子或原子发生电离，形成等离子体，在等离子体中包含正离子、负离子、游离基和自由电子，同时也包含着物理性的离子轰击，加速反应速率、快速撞击表面生成物，有选择地把没有被掩蔽的材料去除，从而得到和掩蔽层完全相同的图。内部真空系统如图一所示，一般为圆柱形真空室，托盘位于真空室的底部，上部阳极接地，底部接13.56MHz的射频功率源，要刻蚀的基片放在功率电极上，刻蚀气体通过顶部进入，按照一定的搭配比例和工作压力，刻蚀与保护同时进行，经电压加速暴露在电子区域的气体形成等离子体，由此产生的电离气体和释放高能电子组成的气体，能够在一定的压力下通过电场加速垂直摄入到样品表面，会释放足够的力量对未掩蔽表面材料进行刻蚀，剩余气体及反应生成物气体通过底部抽气系统离开真空室内部， 此时若物理作用占主导则刻蚀损伤较大； 若化学作用占主导则刻蚀速率较慢、各向同性明显，容易造成表面粗糙 ，选择合适的气体组分，不仅可以获得理想的刻蚀选择性和速度，还可以使活性基团的寿命变短，有效地抑制了因这些基团在薄膜表面附近的扩散所能造成侧向刻蚀，大大提高了刻蚀的各向异性特性， 所以适当合理的选择气体比例成为干法刻蚀中重要的一环。 与湿法刻蚀之后的保真性不理想、刻蚀线宽难以控制、表面粗糙等相比 具有很好的各向同性，可以加工更加精密的器件，能够保证细小图形转移后的保真性，同时根据不同工艺要求，通过改变刻蚀气体比例、真空室内部压强、射频功率、温度等能够很好的控制侧壁的粗糙度、陡直度、刻蚀速率等。 湿法刻蚀的适应能力强、表面均匀性好、对沉底损伤小、适用范围广， 与之相比RIE设备造价高、射频等离子的离化率低、工作气压高、刻蚀后真空室残留物难以去除、离子能量损失较多。 以为当前操作的牛津RIE刻蚀设备、型号为Oxford PlasmaPro 100 RIE，主要用于微电子、光电子、通讯、微机械、新材料等领域的器件研发和制造，最大支持6寸片，主要以zep520A胶为掩膜基于CHF3+Ar、CHF3+SF6刻蚀SiO和SiN，适用于微米级和纳米级制程工艺刻蚀，同时可以根据客户不同要求，对工艺参数（包括刻蚀气体比例、真空室内部压强、射频功率、温度等）进行调整达到预期结果。 不积珪步，无以至千里；不积细流，无以成江海。做好每一份工作，都需要坚持不懈的学习。