ISTE开发第二代SiCN PECVD设备

ISTE开发出第二代硅碳氮（SiCN）等离子体增强化学气相沉积（PECVD）设备。该设备相比上一代产品产能提升50% 以上，正式与海外设备厂商展开直接竞争。

行业消息显示，ISTE已于6月完成Sirius 2设备的开发。这套设备利用等离子体，可在低温条件下均匀沉积硅碳氮薄膜。为提升产能，设备采用双工位架构，搭载6个工艺模块腔体，能够同时传送并处理两片晶圆。第一代设备为单晶圆架构，配置4个工艺模块腔体。Sirius 2每小时的晶圆处理吞吐量较前代提升50% 以上。

ISTE自2022年起便与SK海力士联合开发Sirius系列设备。第一代设备2023年开发完成，经过SK海力士量产产线验证后，于去年11月实现商业化落地。据估算，第一代设备单台成本约24亿韩元。

ISTE相关负责人表示：“第一代Sirius实现了SiCN‑PECVD设备的国产化，并且通过了前道工艺客户量产验证。但在大规模产线使用时，产能相比海外设备仍有差距。客户提出了提升量产能力的需求；同时我们也考虑到，未来客户有可能在下一代高带宽存储器（HBM）上采用混合键合技术，因此启动了第二代设备的开发。”

硅碳氮（SiCN）是由硅（Si）、碳（C）、氮（N）构成的先进陶瓷材料，兼具氮化硅（Si₃N₄）与碳化硅（SiC）的优势：高温稳定性好、硬度高、耐磨、耐化学腐蚀，同时具备绝缘特性以及较低的介电常数。

凭借上述特性，SiCN被用于半导体后道（BEOL）互连工艺，充当铜扩散与氧化阻挡层，同时也用作低介电常数刻蚀停止层。刻蚀停止层可以防止电路图案被过度刻蚀到指定深度以外，是多层互连精确成型必不可少的膜层。

互连工艺用于在半导体芯片内部构建金属导电通路。铜因为电阻低、抗电迁移性能优异，正越来越多地作为主流互连材料。但铜原子容易向周边材料扩散，也容易发生氧化。为解决该问题，行业正逐步用SiCN薄膜替代传统的氮化硅（Si₃N₄）薄膜。

不过SiCN薄膜的沉积难度更高。传统氮化硅、二氧化硅（SiO₂）薄膜仅由两种元素组成；而SiCN薄膜需要根据目标性能，对硅、氮、碳三者的化学键配比做精细优化。尤其是碳、硅、氮的相对占比会带来材料性能的取舍，这就使得前驱气体流量、等离子体工艺窗口的控制空间变得十分狭窄。

目前ISTE正与客户沟通前道工艺Sirius 2演示机的进场时间。设备到位后，将开展量产资质验证测试。

该公司还计划推出面向下一代HBM封装技术 —— 混合键合的配套设备。低温SiCN薄膜粘接性能优异，同时可以阻挡铜扩散，是混合键合的关键介电材料。ISTE计划针对该工艺完成设备调试，希望能够拓展来自海内外主要IDM以及头部存储芯片厂商的订单。

ISTE负责人称：“客户会综合评估技术成熟度、量产良率、投资回报率等因素，审慎确定混合键合量产产线的落地时点。一旦投资敲定，预计将会大批量导入SiCN‑PECVD设备。”

SiCN‑PECVD设备市场长期被应用材料、泛林半导体等海外设备厂商主导。应用材料拥有InSephra与Producer系列产品，泛林半导体则推出VECTOR系列。ACM Research也已于今年5月完成该类设备的首次出货。