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一、產(chǎn)品概述
CC-200是日本ULVAC（愛(ài)發(fā)科）公司面向半導(dǎo)體薄膜沉積領(lǐng)域推出的小型Load-lock式等離子體化學(xué)氣相沉積（PECVD）設(shè)備。該設(shè)備隸屬于CC系列，與CC-400構(gòu)成產(chǎn)品梯隊(duì)，以緊湊化的機(jī)身尺寸、簡(jiǎn)便的操作方式和廣泛的應(yīng)用兼容性為設(shè)計(jì)核心，旨在覆蓋從高?？蒲械叫∨可a(chǎn)的全場(chǎng)景需求。
CC-200采用高密度等離子體增強(qiáng)工藝，可在較低溫度下實(shí)現(xiàn)SiO?、SiNx、SiON、a-Si等關(guān)鍵介質(zhì)薄膜的高質(zhì)量沉積。設(shè)備搭載Load-lock負(fù)載鎖定腔體，并配備可換取式Al質(zhì)托盤(pán)，兼容Φ2英寸至Φ8英寸的圓形晶圓以及各類(lèi)方形片、不規(guī)則基片。通過(guò)優(yōu)化的人機(jī)界面和半自動(dòng)批量送取片功能，CC-200不僅可作為研發(fā)單位的材料開(kāi)發(fā)平臺(tái)，也可勝任小規(guī)模量產(chǎn)環(huán)境中的薄膜制備任務(wù)，成為國(guó)內(nèi)眾多功率器件、LED及MEMS器件廠商引入PECVD工藝時(shí)的優(yōu)先選擇之一。
二、核心優(yōu)勢(shì)
1. 27.12MHz高密度等離子體工藝
CC-200搭載27.12MHz高頻射頻電源，相較于傳統(tǒng)的13.56MHz設(shè)備，其等離子體密度更高、電子溫度更低。高頻驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)在于：一方面，等離子體中活性基團(tuán)的產(chǎn)生效率顯著提升，成膜速率和膜層致密性均得到改善；另一方面，較低的離子轟擊能量減少了成膜過(guò)程中對(duì)基板表面的損傷，特別適合對(duì)界面質(zhì)量要求苛刻的器件結(jié)構(gòu)。通過(guò)27.12MHz的射頻耦合，CC-200在保證優(yōu)異膜層質(zhì)量的同時(shí)，可在300~350℃的較低工藝溫度下完成沉積，拓展了其在溫度敏感型器件制程中的適用范圍。
2. SiH?系與TEOS系雙工藝路線
CC-200具備SiH?系和TEOS系兩種獨(dú)立的工藝能力。SiH?系工藝以硅烷為前驅(qū)體，對(duì)應(yīng)SiO?、SiNx、SiON、a-Si四種薄膜類(lèi)型，覆蓋了絕緣介質(zhì)、鈍化層、保護(hù)膜和半導(dǎo)體層等應(yīng)用場(chǎng)景。TEOS系工藝則以正硅酸乙酯（TEOS）為源，專門(mén)用于SiO?膜的沉積。TEOS-SiO?相較于SiH?-SiO?具有更優(yōu)異的臺(tái)階覆蓋能力和更高的擊穿場(chǎng)強(qiáng)，在MEMS結(jié)構(gòu)中的溝槽填充、多層布線間的間隙填充等應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)明顯。雙路線并行的設(shè)計(jì)使CC-200能夠兼顧常規(guī)介質(zhì)沉積和高品質(zhì)氧化層制備兩種需求。
3. CF?+O?等離子體原位腔體清潔
CC-200支持以CF?+O?混合氣體為介質(zhì)進(jìn)行等離子體原位清潔，在工藝間隔時(shí)間內(nèi)高效去除腔室內(nèi)壁沉積的殘余膜層，從而有效控制顆粒污染物的生成。這一特性大幅減少了開(kāi)腔維護(hù)的頻率，降低了設(shè)備停機(jī)時(shí)間，對(duì)于小批量、多品種的研發(fā)轉(zhuǎn)和連續(xù)生產(chǎn)均有著重要意義。
4. Load-lock設(shè)計(jì)，維持主腔超高真空
CC-200采用Load-lock負(fù)載鎖定結(jié)構(gòu)，晶圓在大氣端經(jīng)預(yù)抽真空后方可送入主工藝腔。該設(shè)計(jì)避免了主腔室頻繁暴露于大氣環(huán)境，使主腔體能夠長(zhǎng)時(shí)間維持在超高真空基準(zhǔn)，從而在高真空背景下進(jìn)行低顆粒、高純凈度的薄膜沉積。Load-lock系統(tǒng)尤其適合需要頻繁換片的研發(fā)型作業(yè)和批量化芯片制備場(chǎng)景。
5. 可換托盤(pán)式設(shè)計(jì)，多基板尺寸靈活兼容
CC-200配置了可換取式Al質(zhì)托盤(pán)，通過(guò)更換不同規(guī)格的載盤(pán)，可在同一臺(tái)設(shè)備上實(shí)現(xiàn)2英寸、4英寸、6英寸、8英寸圓形晶圓以及方形片、不規(guī)則基片的兼容處理。這一設(shè)計(jì)使設(shè)備無(wú)需針對(duì)不同基板類(lèi)型進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)調(diào)整，顯著提升了產(chǎn)品的靈活度和利用率，對(duì)于涉及多種尺寸的研發(fā)或特殊器件需求而言是一項(xiàng)價(jià)值的功能。
6. 優(yōu)良的膜層性能與沉積均勻性
CC-200在介質(zhì)薄膜的應(yīng)力調(diào)控和折射率方面表現(xiàn)出優(yōu)異的可控性。SiNx薄膜應(yīng)力可在-50 MPa至+50 MPa之間調(diào)節(jié)，SiO?薄膜應(yīng)力則覆蓋-300 MPa至-60 MPa的范圍。沉積薄膜的折射率控制精度亦達(dá)到較優(yōu)水平：SiO?折射率為1.45~1.5，SiNx折射率為1.9~2.1。在均勻性方面，薄膜厚度片內(nèi)均勻性可達(dá)±5%，片間均勻性≤±3%，批間均勻性≤±3%，確保多批次工藝結(jié)果的高度一致性。
此外，設(shè)備還提供用于有機(jī)EL（OLED）和薄膜封裝等低溫場(chǎng)景的專用加熱器，將可沉積溫度范圍進(jìn)一步拓展至柔性基底和有機(jī)材料的工藝窗口。
7. C系列間接連續(xù)制程生態(tài)
CC-200并非孤立運(yùn)行的單體設(shè)備。ULVAC圍繞C系列構(gòu)建了薄膜沉積的完整工藝生態(tài)——CC-200（CVD）、CS-200（Sputter）和CV-200（Evaporation）三臺(tái)設(shè)備可通過(guò)真空Box實(shí)現(xiàn)間接連續(xù)制程，即晶圓在真空環(huán)境下在不同腔體間順序傳遞、依次完成多步驟工藝。這一設(shè)計(jì)有效避免了在多步沉積工藝流程中引入大氣污染物，尤其適合需要CVD、PVD膜層交替沉積的復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)。
8. 半自動(dòng)批量送取片，兼顧效率與操作簡(jiǎn)易性
CC-200采用半自動(dòng)批量送取片的操作方式，在降低人為操作誤差的同時(shí)保持了操作便捷性。操作人員可一次上載多片晶圓，由設(shè)備自動(dòng)依次完成送片、工藝、取片流程，適用于需要較高批量化程度、但又無(wú)需全自動(dòng)產(chǎn)線配置的高校實(shí)驗(yàn)室和小規(guī)模產(chǎn)線。
三、關(guān)鍵技術(shù)規(guī)格
| 參數(shù) | 規(guī)格 |
|---|---|
| 設(shè)備型號(hào) | CC-200 |
| 設(shè)備類(lèi)型 | Load-lock式等離子體增強(qiáng)CVD（PECVD） |
| 射頻頻率 | 27.12 MHz |
| 射頻功率 | 0 ~ 600 W |
| 工藝溫度 | 最高350 ℃（部分配置支持更低溫度） |
| 晶圓/基板尺寸 | 兼容2英寸、4英寸、6英寸、8英寸圓形晶圓；方形片、不規(guī)則基片亦可通過(guò)托盤(pán)適配 |
| 托架配置 | Al質(zhì)可換取式托盤(pán)，支持不同規(guī)格基板的快速切換 |
| 成膜材料（SiH?系） | SiO?、SiNx、SiON、a-Si |
| 成膜材料（TEOS系） | SiO? |
| SiNx應(yīng)力可調(diào)范圍 | -50 MPa ~ +50 MPa |
| SiO?應(yīng)力可調(diào)范圍 | -300 MPa ~ -60 MPa |
| SiO?折射率 | 1.45 ~ 1.5 |
| SiNx折射率 | 1.9 ~ 2.1 |
| 厚度片內(nèi)均勻性 | ≤ ±5% |
| 厚度片間均勻性 | ≤ ±3% |
| 厚度批間均勻性 | ≤ ±3% |
| 腔體清潔 | CF?+O?等離子體原位清潔 |
| Load-lock系統(tǒng) | 標(biāo)配，確保主腔體超高真空維持 |
| 配套工藝生態(tài) | 可連接真空Box，與CS-200濺射設(shè)備、CV-200蒸發(fā)設(shè)備實(shí)現(xiàn)間接連續(xù)制程 |
| 送取片方式 | 半自動(dòng)批量送取片 |
| 設(shè)備定位 | 面向研發(fā)至小規(guī)模生產(chǎn) |
| 參考中標(biāo)價(jià)格 | 約335萬(wàn)元人民幣（CC-200Cz，含配套） |
四、應(yīng)用場(chǎng)景分析
1. 功率器件
SiC、GaN等寬禁帶半導(dǎo)體功率器件的制造工藝中，SiO?和SiNx介質(zhì)薄膜扮演著關(guān)鍵角色。CC-200主要用于柵氧層、場(chǎng)氧化層、表面鈍化層和層間介質(zhì)的沉積。其低損傷的高密度等離子體工藝和優(yōu)良的膜層應(yīng)力控制能力，能夠在不損傷敏感器件界面的前提下，為功率MOSFET、SBD、HEMT等結(jié)構(gòu)提供穩(wěn)定的電學(xué)隔離與保護(hù)。
在SiC MOSFET的柵介質(zhì)制備中，CC-200亦可作為PECVD SiO?沉積的選擇之一，配合后續(xù)的高溫致密化處理，形成高質(zhì)量的柵絕緣層。
2. LED與光電器件
LED外延片完成后的介質(zhì)層沉積是器件制程中的重要工序。CC-200在LED芯片制造中主要用于ITO上覆蓋的鈍化保護(hù)層（SiNx/SiO?），以及電極隔離、芯片側(cè)壁保護(hù)等應(yīng)用。其27.12MHz高密度等離子體工藝能夠在較低溫度下完成沉積，有助于保護(hù)LED外延結(jié)構(gòu)中的量子阱等熱敏感層，同時(shí)沉積的SiNx鈍化層具有優(yōu)異的水汽和離子阻擋能力，可有效提升LED器件的長(zhǎng)期可靠性。
3. MEMS與傳感器
MEMS器件的制造往往面臨復(fù)雜的多層薄膜結(jié)構(gòu)和深槽臺(tái)階覆蓋挑戰(zhàn)。CC-200的TEOS-SiO?工藝在這一領(lǐng)域尤為適用——TEOS-SiO?相比SiH?-SiO?擁有更優(yōu)異的臺(tái)階覆蓋率和保形性，適合填充MEMS結(jié)構(gòu)中的深溝槽和狹窄縫隙，同時(shí)減少空洞和裂縫的形成風(fēng)險(xiǎn)。此外，作為犧牲層材料的SiO?在MEMS釋放工藝中也具有廣泛的應(yīng)用需求，CC-200可在較寬應(yīng)力范圍內(nèi)調(diào)控沉積薄膜的力學(xué)性能以適應(yīng)MEMS結(jié)構(gòu)的特定要求。
4. 有機(jī)EL（OLED）與柔性電子
在OLED和柔性電子器件的制程中，薄膜封裝（TFE）技術(shù)的需求日益迫切——對(duì)水氧敏感的有機(jī)發(fā)光層和陰極金屬需要使用致密的無(wú)機(jī)阻擋層進(jìn)行包覆隔離。CC-200支持用于有機(jī)EL低溫成膜的專用加熱器，可在低于100℃的溫度下沉積高質(zhì)量無(wú)機(jī)阻擋層，服務(wù)于折疊屏手機(jī)、可穿戴設(shè)備和柔性顯示面板等前沿應(yīng)用場(chǎng)景的器件封裝。
5. 太陽(yáng)能電池研發(fā)
在光伏領(lǐng)域，CC-200可用于晶硅太陽(yáng)能電池和薄膜太陽(yáng)能電池的介質(zhì)膜工藝，包括鈍化層、減反射層和隧穿氧化層等。設(shè)備的緊湊尺寸和寬范圍基板兼容性，使其在高校光伏研究課題組和太陽(yáng)能電池初期開(kāi)發(fā)階段獲得了廣泛的應(yīng)用。
6. 高校與科研院所
CC-200在國(guó)內(nèi)諸多微納加工平臺(tái)和共享儀器中心中配置廣泛。從微納電子實(shí)驗(yàn)室到MEMS研究中心，從寬禁帶半導(dǎo)體創(chuàng)新平臺(tái)到集成電路學(xué)院，該設(shè)備憑借其靈活的基板兼容性、簡(jiǎn)便的操作流程和穩(wěn)定的工藝結(jié)果，承擔(dān)著大量師生實(shí)驗(yàn)任務(wù)的支撐工作。根據(jù)多個(gè)高校共享平臺(tái)的公開(kāi)數(shù)據(jù)，CC-200在SiOx、SiNx介質(zhì)薄膜的批量制備中運(yùn)行穩(wěn)定，設(shè)備利用率長(zhǎng)期保持在較高水平。
五、配套生態(tài)與工藝協(xié)同
ULVAC針對(duì)薄膜沉積和圖形化全流程構(gòu)建了層次豐富的設(shè)備矩陣，CC-200作為CVD領(lǐng)域的代表作，可與以下同系列的設(shè)備協(xié)同使用：
CS-200（濺射設(shè)備） ：配套真空Box后可與CC-200實(shí)現(xiàn)間接連續(xù)制程，適用于需要CVD+PVD復(fù)合膜層的工藝場(chǎng)景，如金屬電極+介質(zhì)絕緣層的連續(xù)沉積；
CV-200（蒸發(fā)設(shè)備） ：同樣可通過(guò)真空Box與CC-200對(duì)接，用于有機(jī)材料/金屬的熱蒸發(fā)與介質(zhì)層的CVD串聯(lián)工藝；
真空Box：實(shí)現(xiàn)C系列設(shè)備間的間接連續(xù)制程，避免了晶圓在不同設(shè)備間傳遞時(shí)的大氣暴露和二次污染。
這一生態(tài)環(huán)境使得用戶可根據(jù)工藝需求靈活搭建多工序連線的薄膜沉積生產(chǎn)線，既降低了研發(fā)階段在設(shè)備切換中的工藝復(fù)雜度，也為后期從研發(fā)向量產(chǎn)過(guò)渡提供了靈活的升級(jí)空間。
六、產(chǎn)品定位與市場(chǎng)分析
ULVAC的CVD產(chǎn)品線呈縱向與枚葉式并行的結(jié)構(gòu)?？v向式Cat-CVD設(shè)備CCV系列面向a-Si鍍膜的量產(chǎn)領(lǐng)域，以30年以上的量產(chǎn)實(shí)績(jī)和低壓成膜品質(zhì)為競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。枚葉式PECVD設(shè)備CME-200E/400則專為Si系絕緣膜、barrier膜等成膜的量產(chǎn)應(yīng)用設(shè)計(jì)，面向產(chǎn)量要求更高的產(chǎn)線制程。
CC-200/400系列在這些產(chǎn)品中的定位十分明確——面向從研究開(kāi)發(fā)到小批量生產(chǎn)的普適性平臺(tái)設(shè)備。相較于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的類(lèi)似規(guī)格機(jī)型，CC-200在以下維度展現(xiàn)出差異化的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)：
廣泛的基板兼容性：2~8英寸全覆蓋，圓形及非規(guī)則基片均支持，成為高校及多品種研發(fā)單位的；
27.12MHz高密度等離子體：相較于市場(chǎng)上主流的13.56MHz方案具有更高的成膜密度和更低的工藝溫度，在OLED等低溫薄膜封裝等前沿應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)突出；
雙前驅(qū)體工藝路線：SiH?與TEOS雙源能力使用戶無(wú)需配置兩臺(tái)CVD設(shè)備即可兼顧常規(guī)介質(zhì)和高品質(zhì)氧化物薄膜；
C系列設(shè)備間生態(tài)協(xié)同：真空Box支持的間接連續(xù)制程構(gòu)成了一條低成本進(jìn)階級(jí)的復(fù)合薄膜沉積閉環(huán)。
在商務(wù)端，CC-200Cz型號(hào)在2023年高校采購(gòu)中出現(xiàn)的約335萬(wàn)元人民幣的中標(biāo)價(jià)格（含配套），在同類(lèi)型進(jìn)口PECVD設(shè)備中處于競(jìng)爭(zhēng)性區(qū)間。
七、結(jié)語(yǔ)
CC-200作為ULVAC面向半導(dǎo)體薄膜沉積領(lǐng)域的Load-lock式PECVD設(shè)備，以27.12MHz高密度等離子體工藝、SiH?/TEOS雙路線兼容、Load-lock結(jié)構(gòu)、可換托盤(pán)式多基板適配和C系列間接連續(xù)制程生態(tài)為技術(shù)核心，圍繞“從研發(fā)到量產(chǎn)"的設(shè)計(jì)理念構(gòu)建了一款兼顧靈活性、工藝性能和運(yùn)行穩(wěn)定性的介質(zhì)薄膜沉積平臺(tái)。從功率器件的鈍化保護(hù)到MEMS的臺(tái)階覆蓋，從LED的可靠性提升到OLED薄膜封裝，乃至太陽(yáng)能電池和新材料探索中的介質(zhì)制備，CC-200為半導(dǎo)體、光電器件和微機(jī)電系統(tǒng)三大領(lǐng)域的工藝開(kāi)發(fā)與初期量產(chǎn)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。
