一、產(chǎn)品概述

CME-200E/400是日本ULVAC（愛發(fā)科）公司推出的枚葉式（單片式）等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積（PECVD）設(shè)備，屬于CME系列的核心機(jī)型，與CC系列R&D/小批量平臺設(shè)備形成明確的分工互補(bǔ)。該設(shè)備主要面向功率器件、LED/激光器、MEMS和OLED等領(lǐng)域的硅基絕緣膜與阻擋膜的大規(guī)模量產(chǎn)需求，以高產(chǎn)能、高工藝穩(wěn)定性和優(yōu)異的性價比為設(shè)計(jì)核心。

CME-200E/400采用托盤傳輸系統(tǒng)（Tray Transfer System），可在同一設(shè)備平臺兼容CME-200E（最大200×200 mm基板）和CME-400（最大300×400 mm基板）兩種規(guī)格，靈活適配不同尺寸的晶圓與基片。依托27.12MHz高密度等離子工藝，該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)SiO?、SiNx、SiON、a-Si等多種SiH?系介質(zhì)薄膜的高質(zhì)量沉積，同時也支持TEOS-SiO?工藝路線。

CME系列以“量產(chǎn)適用性"為核心設(shè)計(jì)原則，在繼承CC系列高密度等離子工藝技術(shù)優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，通過枚葉式結(jié)構(gòu)和優(yōu)化的托盤傳輸系統(tǒng)顯著提升了單機(jī)產(chǎn)能和工藝穩(wěn)定性。設(shè)備標(biāo)配NF?+Ar等離子體腔體清潔功能，有效減少了開腔維護(hù)頻率，保障了量產(chǎn)線的高效連續(xù)運(yùn)行。

二、核心優(yōu)勢

1. 27.12MHz高密度等離子體工藝

CME-200E/400搭載高頻27.12 MHz射頻電源，相較于傳統(tǒng)的13.56 MHz方案，其等離子體密度更高、電子溫度更低。高頻驅(qū)動的核心優(yōu)勢在于：一方面，等離子體中活性自由基的產(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程中對基板表面的損傷，特別適合對界面質(zhì)量要求苛刻的器件結(jié)構(gòu)。這一技術(shù)路線是ULVAC PECVD設(shè)備系列的核心競爭力之一，CME-200E/400將其完整繼承并面向量產(chǎn)需求進(jìn)行了優(yōu)化。

2. SiH?系與TEOS系雙工藝路線

CME-200E/400具備兩套獨(dú)立的工藝能力。

SiH?系工藝以硅烷（Silane）為前驅(qū)體，可沉積以下四種主流介質(zhì)薄膜：

• SiO?：絕緣介質(zhì)層

• SiNx：鈍化保護(hù)層

• SiON：折射率可調(diào)控的光學(xué)匹配層

• a-Si：非晶硅半導(dǎo)體層

TEOS系工藝則以正硅酸乙酯為源，專門用于高品質(zhì)SiO?膜的沉積。相較于SiH?-SiO?，TEOS-SiO?具有更優(yōu)異的臺階覆蓋能力和更高的擊穿場強(qiáng)，在MEMS結(jié)構(gòu)中的溝槽填充、多層布線間的間隙填充以及高功率器件的層間介質(zhì)制備中優(yōu)勢明顯。

雙路線并行的設(shè)計(jì)，使CME-200E/400能夠根據(jù)工藝需求靈活切換，兼顧了常規(guī)介質(zhì)沉積與高品質(zhì)氧化層制備兩種應(yīng)用場景，無需配置兩臺的CVD設(shè)備。

3. NF?+Ar等離子體原位腔體清潔

在量產(chǎn)環(huán)境中，腔體維護(hù)的頻率直接決定設(shè)備利用率。CME-200E/400以NF?混合Ar氣產(chǎn)生等離子體進(jìn)行原位腔體清潔，在工藝間隔時間內(nèi)高效去除腔室內(nèi)壁和托盤上沉積的殘余膜層。這一技術(shù)手段大幅減少了開腔手動清潔的頻率，降低了設(shè)備停機(jī)時間，對于24×7連續(xù)運(yùn)行的高規(guī)模量產(chǎn)線而言意義重大。

4. 枚葉式托盤傳輸系統(tǒng)，寬基板范圍兼容

CME-200E/400采用枚葉式（單片式）托盤傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過托盤承載基板在真空環(huán)境內(nèi)順序完成送片、工藝、取片流程，支持以下基板規(guī)格：

• CME-200E：最大200×200 mm方形基板（兼容各類圓形晶圓與不規(guī)則基片）

• CME-400：最大300×400 mm方形基板

與CC系列的Load-lock式腔體不同，CME系列的枚葉式結(jié)構(gòu)針對高批次吞吐量進(jìn)行了專門優(yōu)化，能夠在單位時間內(nèi)處理更多基板，尤其適合生產(chǎn)線中長期不間斷運(yùn)行的批量作業(yè)場景。

5. 可對應(yīng)有機(jī)EL（OLED）的低溫沉積加熱器

針對有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）器件中因熱敏感有機(jī)材料和柔性基板對工藝溫度的嚴(yán)苛要求，CME-200E/400可選配用于有機(jī)EL低溫成膜的專用加熱器，在顯著低于標(biāo)準(zhǔn)PECVD工藝溫度的條件下完成高質(zhì)量無機(jī)阻擋層的沉積。這一能力使該設(shè)備能夠服務(wù)于折疊屏手機(jī)、可穿戴設(shè)備、柔性顯示面板等前沿消費(fèi)電子領(lǐng)域?qū)Ρ∧し庋b（TFE）的量產(chǎn)需求。

6. 面向量產(chǎn)的穩(wěn)定性和高性價比

CME-200E/400在設(shè)備設(shè)計(jì)中充分考量了量產(chǎn)場景下對穩(wěn)定性和綜合擁有成本的嚴(yán)苛要求。關(guān)鍵策略包括：

• 標(biāo)準(zhǔn)化托盤傳輸系統(tǒng)：簡化了基板裝卸和流程控制，降低了操作復(fù)雜度

• NF?+Ar原位清潔：減少手動維護(hù)頻次

• 模塊化腔體設(shè)計(jì)：便于清潔和快速恢復(fù)，縮短平均修復(fù)時間（MTTR）

• 優(yōu)良的顆粒控制能力：在連續(xù)批量生產(chǎn)中保持較低的顆粒添加水平

ULVAC方面將CME系列定位為“具有優(yōu)異性價比"的量產(chǎn)系統(tǒng)，意味著在初始購置成本、運(yùn)營成本和產(chǎn)能輸出三者之間取得良好平衡。

三、主要技術(shù)規(guī)格

四、應(yīng)用場景分析

1. 功率器件（Power Devices）

在SiC、GaN等寬禁帶半導(dǎo)體功率器件以及硅基功率MOSFET的量產(chǎn)制造中，介質(zhì)薄膜沉積是最為基礎(chǔ)的工藝步驟之一。CME-200E/400在以下功率器件工藝節(jié)點(diǎn)中發(fā)揮關(guān)鍵作用：

• 場氧化層（Field Oxide） ：作為器件表面隔離層，阻斷非工作區(qū)域的電流泄漏

• 層間介質(zhì)層（ILD） ：多層電極之間的絕緣隔離，確保器件結(jié)構(gòu)的垂直堆疊

• 鈍化保護(hù)層（Passivation Layer） ：覆蓋器件頂層，阻擋水汽、離子和機(jī)械損傷

• 柵側(cè)墻（Spacer） ：在MOSFET的柵極兩側(cè)形成介質(zhì)隔離結(jié)構(gòu)

在這些應(yīng)用中，CME-200E/400的27.12MHz低損傷等離子工藝有效保護(hù)了SiC或GaN等敏感界面的電學(xué)特性，而SiNx薄膜優(yōu)異的抗水汽擴(kuò)散能力則保證了功率器件在汽車級可靠性認(rèn)證中的表現(xiàn)。

2. LED、LD與高速器件

LED、激光二極管（LD）和高速電子器件的量產(chǎn)對介質(zhì)薄膜的需求體現(xiàn)在以下方面：

• LED芯片的ITO上覆蓋鈍化層：保護(hù)透明導(dǎo)電層并提升光提取效率

• 電極隔離層：在微米級電極之間的電學(xué)隔離

• 芯片側(cè)壁保護(hù)：防止電流泄漏和濕氣侵蝕

• DFB激光器中的光柵保護(hù)層

CME-200E/400的高吞吐量和優(yōu)良的批次一致性，使其能夠以穩(wěn)定的工藝窗口完成每一批次數(shù)十至上百片外延片的介質(zhì)層覆蓋，滿足LED、LD及高速器件產(chǎn)線對規(guī)模量產(chǎn)的質(zhì)量要求。

3. MEMS與傳感器

在MEMS器件的制造中，SiO?和SiNx薄膜同時承擔(dān)著結(jié)構(gòu)層和犧牲層兩個截然不同的角色：

• 結(jié)構(gòu)層沉積：作為介質(zhì)結(jié)構(gòu)本身，在壓力傳感器、加速度計(jì)等器件中形成絕緣支撐

• 犧牲層沉積與釋放：SiO?作為犧牲層材料，在后續(xù)的HF釋放工藝中被去除，形成可動結(jié)構(gòu)

• 表面鈍化與封裝級保護(hù)：在MEMS芯片成品階段，介質(zhì)層需提供抗氧化、抗磨損和環(huán)境隔離功能

CME-200E/400的TEOS-SiO?工藝在此類深溝槽填充和臺階覆蓋應(yīng)用中優(yōu)勢明顯。同時，SiNx薄膜在MEMS封裝中作為保護(hù)層廣泛采用，其高致密性和低濕氣透過率可顯著提升MEMS器件的長期可靠性。

4. 有機(jī)EL（OLED）制造

OLED顯示器件的薄膜封裝（TFE）需要低溫條件下沉積致密的無機(jī)阻擋層，以封裝對水氧極其敏感的有機(jī)發(fā)光材料。CME-200E/400可選配低溫沉積加熱器，在顯著低于標(biāo)準(zhǔn)PECVD工藝溫度的范圍內(nèi)完成高質(zhì)量的SiNx等無機(jī)阻擋層沉積。該能力直接對應(yīng)OLED量產(chǎn)線中“無機(jī)-有機(jī)-無機(jī)"疊層封裝工藝的需求，服務(wù)于從智能手機(jī)AMOLED到車載大尺寸OLED顯示面板的大規(guī)模生產(chǎn)。

5. 太陽能電池開發(fā)與量產(chǎn)

在光伏領(lǐng)域，CME-200E/400可用于：

• 減反射層（ARC） ：SiNx薄膜在晶硅太陽能電池正面同時起減反射和表面鈍化的雙重作用

• 隧穿氧化層：在高效TOPCon電池中，極薄SiO?層承擔(dān)隧穿接觸的關(guān)鍵功能

• 背面鈍化層：PERC和PERL電池技術(shù)中，AlOx/SiNx疊層背鈍化結(jié)構(gòu)可顯著提升光電轉(zhuǎn)換效率

CME-200E/400兼容200×200 mm和300×400 mm基板規(guī)格，能夠適配從研究初期到量產(chǎn)導(dǎo)入的各類光伏電池研發(fā)與生產(chǎn)場景。

五、產(chǎn)品定位與市場對比

ULVAC的CVD設(shè)備家族中，面向不同市場層級的產(chǎn)品形成了清晰的技術(shù)分工：

• CC-200/400系列：Load-lock式小型PECVD，從R&D到小批量生產(chǎn)全覆蓋?；逡?guī)格、設(shè)備尺寸、功能配置均圍繞靈活性和易用性展開，適合高校、科研機(jī)構(gòu)、原型驗(yàn)證線和多品種小批量產(chǎn)線。

• CME-200E/400系列：枚葉式量產(chǎn)型PECVD，適用于Si系絕緣膜、阻擋膜的高吞吐量連續(xù)生產(chǎn)，以高穩(wěn)定性、高均勻性和高性能價格比為設(shè)計(jì)導(dǎo)向，服務(wù)于功率器件、LED、傳感器和OLED顯示等的規(guī)?；慨a(chǎn)。

• CMD系列：單片式CVD系統(tǒng)，使用SiH?或TEOS沉積氧化物和氮化物薄膜，同樣采用27.12MHz高頻電源。

• CCV系列（縱向式Cat-CVD） ：面向a-Si鍍膜量產(chǎn)領(lǐng)域，以30年以上量產(chǎn)實(shí)績和低壓成膜品質(zhì)為競爭優(yōu)勢。

CME系列以“量產(chǎn)平臺"為軸心，與CC系列形成明顯的差異化。對于量產(chǎn)廠而言，CME-200E/400在具備優(yōu)異的膜層質(zhì)量的同時，顯著提升了單機(jī)能效和批次穩(wěn)定性，從而降低了單位晶圓的加工成本和維護(hù)成本。

面向中國市場，CME-200E/400的市場競爭力體現(xiàn)在以下幾個方面：在功率器件、MEMS、LED和OLED等國產(chǎn)化率持續(xù)提升的半導(dǎo)體細(xì)分市場中，CME系列憑借穩(wěn)定的工藝性能和較低的綜合運(yùn)營成本，已成為設(shè)備采購清單中受關(guān)注的選項(xiàng)之一。尤其是在國產(chǎn)新能源汽車供應(yīng)鏈快速擴(kuò)張的背景下，車規(guī)級SiC功率器件的產(chǎn)能建設(shè)對介質(zhì)薄膜沉積設(shè)備的可靠性和一致性提出了嚴(yán)苛要求，CME-200E/400在這一波產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中獲得了較大的市場曝光和實(shí)際部署。

六、結(jié)語

CME-200E/400作為ULVAC枚葉式量產(chǎn)型PECVD設(shè)備的代表，以27.12MHz高密度等離子體工藝、SiH?/TEOS雙前驅(qū)體工藝路線、NF?+Ar等離子體原位清潔和枚葉式托盤傳輸系統(tǒng)為核心技術(shù)架構(gòu)，面向功率器件、LED、OLED、MEMS和太陽能電池等領(lǐng)域，構(gòu)建了一套兼顧膜層性能、產(chǎn)能效率和運(yùn)營成本的量產(chǎn)級介質(zhì)薄膜沉積解決方案。

在半導(dǎo)體材料代際更替加速、功率半導(dǎo)體與化合物器件需求持續(xù)攀升的產(chǎn)業(yè)背景下，CME-200E/400以其穩(wěn)定可靠的工藝性能和針對量產(chǎn)需求的工程化設(shè)計(jì)，為國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的規(guī)?；圃焯峁┝酥匾墓に嚤Ｕ?。與CC系列平臺形成互補(bǔ)的布局——從研發(fā)驗(yàn)證到中試驗(yàn)證再到大規(guī)批量生產(chǎn)——使得ULVAC的CVD產(chǎn)品線能夠完整覆蓋半導(dǎo)體制造全生命周期的介質(zhì)薄膜沉積需求，成為產(chǎn)業(yè)界實(shí)現(xiàn)介質(zhì)層國產(chǎn)化量產(chǎn)解決方案時可資信賴的技術(shù)供應(yīng)商之一。