2021年5月14日

2021年1月，住友电气工业有限公司开发了SumiTune™，这是一种用于半导体制造前端工艺的高精度温度分布控制系统，其中电路在硅片上形成。该系统由加热器和电源控制器组成。该系统的开发为改善晶圆沉积过程中表面温度分布的均匀性提供了可能。传统的单片半导体沉积系统的温度均匀性对于目前先进半导体器件的实现来说是不够的。SumiTune™在保证高速沉积处理的同时，提高了沉积质量，这是单片半导体薄膜沉积系统的特点。


半导体产品广泛应用于我们的社会，包括家用电器和社会基础设施。最近，它们还被用于5G下一代通信标准、人工智能(AI)自动驾驶技术和数据中心的大容量存储。为了提高半导体产品的性能，全球主要半导体制造商一直在竞相开发半导体器件的小型化和多层排列技术。为了满足对这些尖端器件的需求，在沉积过程中需要不同温度范围的加热器来加热晶圆表面，在沉积过程中，晶圆上形成薄膜。


用于热化学气相沉积(CVD)形成高纯度薄膜的半导体沉积系统主要有两种:能够同时加工约25 ~ 100片晶圆并实现高度均匀膜厚的批量沉积系统，以及能够以高速逐片加工晶圆并实现高生产率的单片沉积系统。

半导体器件制造商利用批量沉积系统和单片沉积系统的特点进行不同的步骤。以前，从温度均匀性的角度来看，批量沉积系统在性能上具有优势。因此，单片沉积系统在要求高精度的步骤中不被普遍采用。

然而，由于近年来半导体工艺的复杂性日益增加，能够进行高速处理的单片沉积系统引起了人们的关注。此外，使用单片沉积系统实现高质量沉积的需求也在不断增长。提高晶圆表面温度分布均匀性是沉积过程中面临的重要挑战。

在传统的单片沉积加热器中，区域同心布置以控制温度。但是，由于系统中各种环境因素导致的周向温度分布轻微不均匀，在处理上存在一定的局限性。为了克服这些限制，SumiTune™研制了高精度温度分布控制系统。

SumiTune™由一个有六个区域的加热器(SumiTune加热器)和一个控制器组成，可以对六个区域进行高效和高精度的功率控制(SumiTune控制器)。其特点如下。

●SumiTune功能™


(1)能够实现多种温度分布控制方式

SumiTune™可以在整个晶圆表面达到±0.5°C水平(500°C)的温度分布均匀性。它还可以通过实现各种温度分布模式，用于各种对温度敏感的沉积过程。

（2）通过在1瓦水平上调整各自区域的功率，实现沉积分布的精细调整

SumiTune™可以在1瓦的水平上调整各自区域的功率，这在传统加热器中是不可能的。因此，它可以精细地调整由于体系和晶圆的不对称因素造成的不均匀沉积分布。

(3)缩短开发周期，降低开发成本

SumiTune™可以在各种环境中进行调优，从而可以显著减少开发所需的时间，并减少使用晶圆进行试验和错误评估的次数。这有助于客户降低开发成本。

SumiTune的上述功能™有助于根据腔室环境实现高温均匀性，同时实现常规批量沉积热处理系统无法实现的生产率和沉积膜厚度均匀性，并满足电路布线小型化和多层布置的需求。

多家半导体制造系统制造商和半导体器件制造商已经开始对SumiTune进行评估™将其应用于批量生产过程。

住友电机继续致力于开发高附加值产品，利用其独特的材料和工艺技术以及热模拟技术，并提出有助于下一代半导体技术的最佳解决方案。

●参考

• 住友电气技术评论（2021年4月）