CMP 篇

Mirra CMP 200mm

对于150毫米和200毫米晶圆，应用材料公司的 Mirra CMP 系列产品可以提供经过生产验证的高性能表面平坦化处理，且适用于不同种类的材料。该系统的高速平坦化研磨转盘和多区域控制研磨头可实现极佳的均匀度和效率。

应用材料公司的 Mirra 系统可以用来抛光硅、STI氧化物、多晶硅和金属钨，它还集成了 Mesa 清洗器，可以有效清除研磨后的晶圆表面上附着的研磨液，阻止研磨液残留，从而最大限度地减少微粒和水印带来的产品缺陷。

为了处理具有挑战的工艺应用，比如大马士革铜镶嵌、WLP和MEMS，应用材料公司的 Mirra 系统还可以配置 Desica^®清洗器，它的晶圆干燥方法依据马拉古尼（Marangoni)^™效应：快速、高效且无水印。

应用材料公司的Mirra CMP系列推出一款新机型：Mirra Durum™ 系统，可以针对性地处理比较硬的衬底材料，比如碳化硅 (SiC)。Mirra Durum是一款经过生产验证的全自动处理系统，晶圆干进/干出，而且集成了清洗、干燥、去除率测量和晶圆 ID识别功能，适用于晶圆大规模量产，同时保证优越的晶圆表面质量。专用硬件经过优化后，适用于强酸/碱成分的研磨液和化学试剂。“晶圆翻转”通过工艺配方来控制，可自动实现晶圆的双面抛光。该系统可轻松从 150 毫米晶圆转换为 200 毫米晶圆，丝毫不影响生产效率。

所有应用材料公司的Mirra 系统都有多种功能选项：比如终点检测、在线测量和先进制程控制，从而提供优秀的晶圆内和晶圆之间的工艺稳定性和重复性，适用于所有的晶圆表面平坦化处理。还有高级的抛光工艺可供选择：比如应用材料公司的 Profiler 和 Titan Contour™ 研磨头搭配多研磨盘配置工艺，可在晶圆表面除边缘 3 毫米范围内微调抛光去除率，从而满足晶圆抛光中关键的一致性指标。

Opta™CMP

应用材料公司的 Opta CMP 平台提供了一种CMP工艺转变的示范，它适用于大规模量产的先进逻辑器件和存储器件的工艺制造，同时实现系统技术优化。Opta是一个集成了多达10个清洗工艺单元，基于多个抛光工艺区的系统架构。Opta的模块化和灵活的架构为整个节点提供了最高的吞吐密度，。因此所需安装的系统更少，在晶圆厂的总体空间占用更小。Opta 在设计上适用于所有 CMP 应用和细分领域，包括金属和非金属 CMP；单步批量抛光和均衡的/不均衡的多步顺序抛光；厚膜和薄膜去除。

Opta所拥有的相同且独立的抛光腔室，以及应用最先进技术的抛光头和工艺控制技术，可以提供行业最佳的晶圆性能，适用于单片晶圆以及晶片与晶片间的非均匀性控制。它具备的一种独特的架构也可以实现额外的清洗功能，从而在不影响产量的前提下改良缺陷。为了通过改善晶圆平坦化来进一步微缩特征尺寸，以及通过缩减工艺时间来提高先进器件的生产效率，抛光垫的实时温度控制可以通过修改抛光工艺部位的配置参数来实现。比如<5nm 的先进逻辑器件或多于200 对的3DNAND 器件的制造就可以采用这种技术。

Opta 的多功能性使其成为一个通用 CMP 平台，可用于当今产品的大规模量产，也可用于研究和开发未来的原型产品。Opta提供了一个前所未有的机会：使用单一CMP平台来同时最大化地提高工艺性能和资本效率，面向未来所有晶圆制造对CMP工艺的需求。

Reflexion LK CMP

应用材料公司的 Reflexion LK CMP 为铜镶嵌、浅沟槽隔离、氧化物、多晶硅和金属钨应用提供了经生产验证的高性能平坦化解决方案。它的高速平坦化转盘和多区研磨头可实现极佳的均匀度和效率，由于下压力小，可扩展用于 45nm 以下器件。

作为业界领先的 300mm CMP 平台，Reflexion LK CMP 系统已彻底更新，整合了最新的抛光、清洗和干燥技术。它目前仍是业界唯一的三转盘式顺序抛光平台，针对三步 CMP 应用的性能和生产效率进行了优化。该平台继续使用集成式后 CMP Desica® 清洗器，这一清洗器采用独特的全浸入式 Marangoni™ 蒸汽干燥技术，基本消除了水印缺陷，大幅减少微粒污染。

应用材料公司的 Reflexion LK CMP 系统也采用全套端点方法，具备同线度量和先进的工艺控制能力，确保出色的晶圆内和晶圆间工艺控制和可重复性，适合所有平坦化应用。该系统采用获得专利的 window-in-pad 技术，可在不影响产能的前提下，对每枚晶圆进行精确的实时抛光控制。新的 FullVision® XE 和 RTPC XE 原位端点和形貌控制系统适用于所有 stop-in 和 stop-on 介电质和金属 CMP 应用，采用宽带分光术或霍尔效应涡流传感技术，可大幅提高 Cpk（衡量工艺在客户规格限制内的输出生成能力的指标)，最大限度地减少因 CMP 耗材组和进入的晶圆属性的漂移和变化而造成的晶圆废品。

Reflexion LK Prime CMP

应用材料公司的 Reflexion LK Prime CMP 系统改进了上一代平坦化技术，可在 FinFET 和 3D NAND 应用中达到纳米级精度。这种精度对工艺而言至关重要，因为极微小的栅极高度变化都会影响器件性能与成品率。

为应对当下对尖端CMP应用的需求，Reflexion LK Prime CMP能执行精准的工艺流程和高效率的产出是基于它独特的硬件配置：按工艺流程，研磨阶段有四个抛光垫，晶圆由多达六个抛光头控制，清洗时有八个工艺腔用来清洗，两个工艺腔用来干燥。Reflexion LK Prime CMP 是在保持Reflexion LK CMP 性能的同时，对现行的研磨、清洗两步走的CMP 性能做了优化。它加大了研磨和清洗的产能（Reflexion LK CMP 有7个工艺腔，而Reflexion LK Prime 有14个工艺腔），而且优化了晶圆的传输，这使许多应用方面的产能实现了翻倍，随之带来的是生产效率的翻倍提升。

它有独立使用单个抛光区和单个清洗区的能力，这使得工艺流程的选择更灵活：可以按顺序并行、或者按批进行生产。同时每个研磨盘上的工艺设计可以很大程度上实现定制。举例说：3D NAND 因为膜层比较厚，而且地形起伏大，所以需要长时间、稳定的抛光。因此可以使用多个研磨盘，连续、短时间抛光的方式来获得稳定、可以预测的平坦化结果。从而提升了晶圆性能，减少了缺陷的产生。为满足将来集成电路模块制造的要求，与 Reflexion LK CMP 系统一样，Reflexion LK Prime 系统也采用最新的抛光、清洗和工艺控制的技术，来确保最高水准的产品性能。

ALD篇

ALD是当今最先进的平面器件及行业转向 3D 架构的关键推动因素。应用材料公司的 ALD 系统可在晶圆上面沉积各类氧化物、金属氮化物和金属物，每次沉积单层厚度的几分之一，以在先进晶体管、存储器件和互连应用中制造超薄薄膜层。

ALD 工艺直接在芯片表面堆积材料，一次沉积单层薄膜几分之一的厚度，以尽可能生成最薄、最均匀的薄膜。工艺的自限特性以及共形沉积的相关能力，是其成为微缩与 3D 技术推动因素的基础。自限式表面反应让原子级沉积控制成为可能：薄膜厚度仅取决于执行的反应周期数。表面控制会使薄膜保持极佳的共形性和均匀厚度，这两点是新兴 3D 器件设计的必备特性。

Centura®iSprint™SSW ALD/CVD

钨的电阻率低，电迁移性极小，长期以来一直在逻辑和存储器件中用作接触孔和中段（最底层）连接线（将晶体管与集成电路其余部分相连）的首选填充材料。在早先的技术节点中，由于器件尺寸较大，因而可以使用共形 CVD 沉积法进行钨填充集成。不过，在当前最先进的技术节点下，特征尺寸极其细微，而且还有凹形形貌，因而难以使用这种沉积法来确保对这些器件特征进行完好的无缝隙钨填充。由于沉积期间超小开口顶部周边会出现悬垂现象，使得共形工艺无法完好填充出无孔洞的特征；即便不产生孔洞，共形沉积法也不可避免会在中间留下缝隙。这些属性使得极其细小的特征结构容易在化学机械抛光 (CMP) 期间遭到破坏；先进芯片设计中的高密度特征以及缺乏通孔冗余，意味着一个简单的孔洞就会造成器件故障和成品率损失。

Centura iSprint ALD/CVD SSW 系统融合了应用材料公司在材料工程和金属 CVD 接触孔应用领域长期积累的专业能力和丰富经验，利用独特的“选择比”抑制机制，自底向上进行填充，避免出现缝隙或孔洞。改进填充工艺的完整性，有助于提高钨体积（有可能降低电阻），制造出更坚固耐用的特征结构，缓解对介电质和刻蚀开口步骤的要求，从而改善性能、器件设计和成品率。

Olympia®ALD

持续的工艺缩放将器件性能不断推向新的水平。ALD技术对 3D NAND 和逻辑 FinFET 制造中越来越多的步骤至关重要。然而，尽管借助 ALD 所实现的保形性和一致的薄膜厚度对于CD控制仍然至关重要，但也对 ALD 提出了新的要求，以便在有限热预算中提供范围越来越广的高品质、强健的薄膜。

应用材料公司的 Olympia ALD 系统能够单独沉积介电层薄膜，通过提供无与伦比的工序能力应对了在3D 器件制造所需的低沉积温度下，获取高品质 ALD 薄膜的重大挑战。灵活的设计也使系统能够适应所需的多种前体，以便提供ALD 工艺品质、多样性和热范围。

Olympia ALD 系统通过创新型化学物管理来实现差异化，以确保用于沉积过程的单个前体的绝对隔离。这一独特的功能最大限度避免了产生潜在的有害副产物和微粒（可能在化学物自由混合时形成）。结果，系统仅产生极少的缺陷，并能在需要清洁腔体之前运行更长时间。此外，相比时间分散的传统 ALD，通过避免每次化学物处理之后的抽吸/冲洗步骤，该系统能够将生产力提升 50%。

在 Olympia 腔中，晶圆旋转通过不同化学品的隔离区。在这里，每个晶圆依次暴露于两种化学物中，这些化学物在晶圆表面反应，以形成单层保形薄膜。每个暴露周期沉积额外的一层。可将处理工艺并入序列中，以满足特定客户需求。

快速热处理（RTP）

退火产品广泛用于半导体器件制造中，用以改变材料的电学或物理特性（电导率、介电常数、致密性以及减少污染）。

均温退火、尖峰退火或毫秒退火以及热自由基氧化等技术适用于不同的应用。技术的选择取决于多种因素，包括器件在制造工序的特定点上对特定温度/时间的热处理的耐受力。应用材料公司的基于灯泡、激光和加热器的一系列热处理系统，涵盖了所有退火技术，为图形负载、降低热预算、漏电、界面层质量优化和高生产率处理等众多先进节点难题提供了可扩展的解决方案。

Centura®DPN HD 栅堆叠

Centura DPN HD（高浓度）系统由集成到 Centura 主机上的等离子氮化和氮化后退火（PNA）工艺腔室组成。它将 DPN（去耦合等离子氮化）系列产品的氮化能力拓展用于动态随机存储器（DRAM）外围栅，进一步完善了应用材料公司长期领先业界的逻辑器件氮化技术。

在 DPN HD 氮化工艺中，使用低能量脉冲等离子向氧化硅介电层注氮，以在栅叠层的氮氧化硅/多晶硅界面层形成所需的高氮浓度，在硅/氮氧化硅界面层形成低氮浓度，从而保持较高的沟道迁移率。新的化学材料和直接高温晶圆加热工艺，可生成更多剂量的氮来满足 3X 和 2Xnm 节点氮氧化硅栅的需要，同时达到极佳的漏电流和阈值电压性能。传统的氮化工艺在获得所需的栅极漏电流和阈值电压方面存在局限性。

氮化工艺是指在氧化硅（介电层）掺氮，注入一定的氮成分，以提高氧化硅薄膜的电容，从而能够缩减等效氧化层厚度。除了提高介电常数，氮成分还可以降低栅极漏电流，更有效地阻止掺杂物扩散渗透到栅极介电层。

进行氮化处理后，氮氧化硅界面层的氮浓度随时间会逐渐降低。DPN HD 系统将 PNA 工艺腔室和 DPN 工艺腔室集成到一个真空环境，因此可在完成氮化工艺后立即进行高温退火，从而减少这种氮损耗。此外，将等离子氮化工艺腔室和 PNA 工艺腔室集成到同一个机台，可避免工艺随时间推移而出现的变异性，从而打造出制造氮氧化硅栅所必需的更持久稳定的工艺。PNA 还可以消除氮化工艺中不稳定的粘结相，后者可导致阈值电压出现变化。PNA 通过减少或消除这种不稳定相，有助于提高器件性能。

氮化是一种将氮驱入氧化硅（介电质）的过程，赋予氮“剂量”以增加薄膜的电容，从而实现有效的氧化物厚度缩放。除了提高介电常数外，氮含量还减少了栅极泄漏并提高了对通过栅极电介质的掺杂剂扩散的抵抗力。

Producer®Pyra®退火系统

随着关键尺寸不断缩小，小结构的图形化所需的工序数量增加，因此产生了对多个图形化层进行处理的需求。靶向处理可改良图形化膜，以提高其在多图形化方案中的刻蚀选择比。另外，金属回流技术对于填充高深宽比特征变得至关重要。其目的是对金属层进行处理，以促进无孔洞、大晶粒金属的生长，从而降低线路电阻，这在减小互连尺寸方面是一个特别难以实现的效果。

应用材料公司的 Producer Pyra 热加工系统是公司退火产品系列中的最新成员。该产品主要针对MOL/BEOL空间中低温度范围的应用。Pyra 系统生产效率高，专为大批量、均温退火而设计，充分利用经过生产验证、运行成本低而又能保障不影响器件性能的 Producer 平台。

Pyra 系统的均温退火加热能力基于电阻式加热器，该加热器可实现出色的晶圆内和晶圆间退火均匀性。采用多对腔室 (Twin Chamber^®) 技术的 Producer 平台在研发模式下可以缩短周期，在大批量生产模式下可提高生产效率。

Vantage®Astra™DSA

Vantage Astra DSA（动态表面退火）系统是应用材料公司首个采用激光技术的退火机床，可提供无以伦比的性能，满足机台持续扩展所必需的先进硅化工艺需求。它实现了先进finFET器件的接触电阻缩放。应用材料公司凭借 Astra DSA 技术在快速热处理RTP市场的领先优势，扩展了公司的退火产品组合，进入毫秒退火细分市场。应用材料公司的 Vantage Astra DSA 为客户提供了多代器件制造均不可或缺的退火性能与控制。

Astra DSA 系统在设计时充分考虑了生产效率、设备紧凑度和可靠性，具有极佳的拥有成本优势，可提供所需的生产价值，这对此类退火工艺而言至关重要。

该系统的激光器可在一毫秒内将晶圆表层顶部的几个原子层加热到 1000°C 以上，升温速率为每秒 1 百万摄氏度。瞬间从低至 100°C 的预热状态快速加热到{0}超高温状态，并实现类似的快速冷却，这一能力可显著减少源极/漏极缺陷的形成，这类缺陷会带来漏电流风险，并可能降低成品率。

Vantage 平台可采用两个 Astra 腔室的配置，也可采用一个 Astra 腔室加一个 RTP 腔室（包括 Radiance/Plus 或 RadOx）的混合配置。

Vantage®Radox™RTP

先进的器件缩放，需要更薄、更优质的低漏电、高可靠度氧化层，以及更低的热预算和更严格的工艺控制。应用材料公司的 Vantage RadOx RTP利用其自由基氧化反应，能够以低热预算生长高密度、高质量的氧化层。

该系统的创新技术能够突破关键氧化工序（如存储器栅极氧化层、浅沟槽隔离衬垫氧化层、牺牲氧化层、侧壁氧化层、闪存隧道氧化层和ONO叠层）在缩放方面的障碍。RadOx 搭载于经过生产验证的高生产效率 Vantage 平台，可在行业领先的 Radiance 腔室中，通过严格的热预算控制和工艺过程监控，生成优质的氧化层。

Vantage®Radiance®Plus RTP

应用材料公司的 Vantage RadiancePlus RTP 系统是业界领先的高生产效率解决方案，也是将世界一流的 RTP 腔室技术与经过生产验证的低拥有成本平台相结合的高产量常压RTP应用。它采用流线型设计，便于作为单一机台运输，从而能够更快启动和投产。

该系统利用成熟的 Radiance 腔室技术：蜂巢灯源、七点温度测量、100 Hz 闭环温度控制和 240 rpm 晶圆旋转。其优化的硬件和温度控制为离子注入和其他退火制程提供了无与伦比的尖峰退火均匀性。制程的温度控制范围非常宽，涵盖了低温（例如硅化物）退火到超高温（例如晶圆）退火的全过程。

Vantage®Vulcan®RTP

在 32/28nm 及以下节点，尖峰退火工艺面临的主要挑战是，如何最大限度减少晶粒内的辐射能量吸收变化所引起的温度偏差。这种温度偏差现象被称为图形负载效应 (PLE)。Vulcan 系统“彻底改变了技术”，在晶圆下方使用加热灯达到极佳的加热均匀性，最大限度减轻了图形负载效应。

除了极佳的温度均匀性，该系统还提供从超低温到超高温 (150°C–1300°C) 的宽泛加工范围。因此，它能够在继承上一代Vantage Radiance Plus RTP系统的先进尖峰退火功能的基础上，结合亚秒级退火、超低温退火和多种金属退火等工艺，从而实现工艺多样性。该系统的“快速尖峰退火”冷却避免了尖峰退火中的长时间冷却对制造低功耗高性能器件带来了不利影响，从而提升器件性能。Vulcan 系统继续实现结和高 k 金属栅极模块的进阶缩放。

Vulcan 系统是首个采用加热灯的 RTP 平台，可通过传输和多点温度测量进行低温加工，在近乎室温下提供闭环控制能力，实现出色的晶圆工艺可重复性。界面工程在先进节点制造中变得至关重要。将镍或更先进材料扩散到硅中，有利于缩放形成更薄、更好的硅化物层，提高成品率，在这一过程中，Vulcan 系统的低温功能可帮助客户优化界面层质量。