面向集成電路材料選代日益增多的需求,上海集成電路材料研究院將材料基因組高通量技術與集成電路材料研發結合,自主研發一套8英寸全晶圓高通量集簇設備,形成完整的高通量制備與快速表征能力,實現在不破壞真空情況下,單一晶圓在單腔體或多腔體內連續開展多個區域的薄膜沉積,可匹配先進工藝生產線進行后續實驗,并在XPS腔進行成分,價態等材料性能的精確表征,可用于支撐5G高頻芯片、新型存儲器、量子器件等新型功能材料的發現和應用。
高通量設備服務能力一覽
高通量物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition , PVD)腔
?? 旋轉基板,兼容高溫(室溫至800°C)
?? 物理隔離,旋轉工作臺與擋板配合
?? 支持多靶共濺
高通量原子層沉積(Atomic Layer Deposition , ALD)腔
?? 高溫兼容(室溫至450°C)
?? 非物理隔離，氣簾隔離
?? 旋轉工作臺與噴淋結構結合
?? 區域隔離沉積
高通量X射線光電子能譜分析測試(X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS)腔
?? 大尺寸全晶圓 & 旋轉工作臺
?? 測試范圍覆蓋8英寸晶圓
?? 配備UPS,可測量功函數,進行先進集成電路金屬柵極和金屬接觸材料
?? 預留Auger接口,快速元素組分表征和一定成像能力
設備特點
?? 集成高通量PVD、高通量ALD、XPS檢測
?? 基板尺寸8英寸,匹配先進工藝生產線，大幅降低材料篩選成本
?? 集簇設備工作時不破壞真空環境,工藝連續性好，且薄膜沾污少
?? PVD支持多靶共濺、多點隔離沉積、高溫反應沉積（最高800°C）
?? ALD支持多點隔離沉積、襯底加熱可達450°C
?? XPS測試腔配置自動旋轉工件臺，可以實現X-Y-Z-R運動，滿足整個wafer表面的測試需求
高通量服務能力一覽
應用案例
? 支持多靶共濺
? 兼容高溫生長（最高800℃）
? DC+RF sputter
? 支持反應濺射（O2、N2）
案例：壓電材料AlN及摻雜研究
? 對氣壓、氣體組成、溫度、功率等參數進行組合，通過10余組高通量實驗，每組設計數量不等的工藝參數組合，篩選出較好晶體質量的AlN薄膜。
? 開展Sc摻雜AlN的高通量實驗，成功制備出Sc含量高達20%的AlScN薄膜，薄膜整體呈現良好的c軸擇優取向，測得d33＞10pC/N。
? 支持氧化物、氮化物
? 襯底溫度最高450℃
? 3個源位
? 單個區域有效面積直徑達40mm
8英寸高通量Al2O3實物
膜厚分布
案例：熱生長Al2O3
? TMA+H2O, 200°C, 200 cycles
? 平均速率1?/cycle
? 區域內均一性優于2.5%，區域間重復性優于2%
?每個區域膜厚數據
? 測試范圍覆蓋8英寸晶圓
? 機械位移分辨率5μm，光斑≥50μm
? 材料元素成分/組分/價態測試
? 材料價帶譜/逸出功
? 膜層刻蝕/深度剖析
? 兼容小樣品測試
案例1:材料逸出功測量
案例2：導電性差樣品測試-以SiN為例
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