半導體行業(yè)是全球信息化產(chǎn)業(yè)的基石，無(wú)論從科技或是經(jīng)濟發(fā)展的角度來(lái)看，重要性都是不言而喻的。5G、人工智能、大數據、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的發(fā)展源源不斷地給半導體行業(yè)注入嶄新活力。真空技術(shù)作為一門(mén)與應用科學(xué)緊密結合的現代基礎科學(xué)，在半導體行業(yè)有著(zhù)廣泛的應用。其中，分子泵作為很多半導體制造設備的零部件之一，廣泛應用于IC生產(chǎn)制造的各個(gè)工藝。下面小編就帶您走進(jìn)半導體產(chǎn)業(yè)鏈，并一起探索分子泵在半導體行業(yè)的應用。

半導體產(chǎn)業(yè)鏈

半導體產(chǎn)業(yè)鏈包括上游的半導體支撐產(chǎn)業(yè)，中游的半導體制造產(chǎn)業(yè)以及下游的半導體應用產(chǎn)業(yè)。半導體支撐產(chǎn)業(yè)包括半導體材料及設備，其中真空產(chǎn)品主要在半導體設備領(lǐng)域應用；中游半導體制造的核心是集成電路制造，包括IC設計、IC制造以及IC封測；下游的半導體應用領(lǐng)域眾多，全球半導體應用領(lǐng)域排名前三的行業(yè)是通信及智能手機、PC/平板、工業(yè)/醫療。

圖1：半導體產(chǎn)業(yè)鏈

IC制造行業(yè)屬于典型的技術(shù)密集型行業(yè)，產(chǎn)品技術(shù)含量非常高，同時(shí)對配套產(chǎn)業(yè)要求較高，其中就包括真空設備配套產(chǎn)業(yè)。真空設備（真空閥、真空泵、真空腔體及管道等）是半導體各工藝制程環(huán)節必備的通用設備，廣泛應用于芯片生產(chǎn)制造過(guò)程。

圖2：半導體制造設備及工藝流程

半導體器件的生產(chǎn)制造工藝極其復雜，需要在高純度硅片上執行一系列精密的物理或者化學(xué)操作，例如摻入相應的其它元素、形成多種金屬薄膜和絕緣膜、進(jìn)行表面的刻蝕處理等。這些復雜的生產(chǎn)制造工藝都需要在分子泵維持的高真空環(huán)境下進(jìn)行，而且對真空系統和真空設備的潔凈度也有著(zhù)很高的要求。

分子泵在半導體設備中的應用

在半導體生產(chǎn)制造工藝中，分子泵廣泛應用于光刻機、薄膜沉積設備、刻蝕設備、離子注入機等關(guān)鍵設備。

光刻機

光刻機是生產(chǎn)大規模集成電路的核心設備，制造和維護需要高度的光學(xué)和電子工業(yè)基礎，世界上只有少數廠(chǎng)家掌握，因此光刻機價(jià)格昂貴。光刻機光刻過(guò)程必須在高真空環(huán)境中實(shí)現，原因是極紫外光很嬌貴，在空氣中容易損耗。同時(shí)，在光刻過(guò)程中，設備的動(dòng)作時(shí)間誤差以皮秒計，這對磁懸浮分子泵的振動(dòng)值要求極高。（注：皮秒=兆分之一秒）

圖3：某品牌光刻機內部示意圖

薄膜沉積設備

薄膜沉積指在晶圓表面生成多種薄膜，這些薄膜可以是絕緣體、半導體或導體。它們由不同的材料組成，是使用多種工藝生長(cháng)或沉積的。通用的沉積技術(shù)有化學(xué)氣相淀積（CVD）、蒸發(fā)和濺射PVD。一般來(lái)說(shuō)，其中還要夾雜低溫（≤500℃）退火工藝等熱處理工藝，用以增進(jìn)金屬層和半導體之間的低電阻接觸、消除內應力等。設備運行過(guò)程中需要高潔凈的真空環(huán)境，一般采用以磁懸浮分子泵為主的無(wú)油真空系統。

圖4：某品牌薄膜沉積設備

刻蝕設備

刻蝕是用化學(xué)或物理方法有選擇地從硅片表面去除不需要材料的過(guò)程?？涛g的基本目標是在涂膠的硅片上正確地復制掩膜圖形?，F代化的干法刻蝕設備包括復雜的機械、電氣和真空系統，同時(shí)配有自動(dòng)化的刻蝕終點(diǎn)檢測和控制裝置?？涛g應用工況復雜，清潔性差，充入特種氣體種類(lèi)繁多，因此需要特殊處理的干泵和磁懸浮分子泵。

圖5：某品牌刻蝕設備

離子注入設備

離子注入設備：離子注入是指在真空環(huán)境下，當離子束射向固體材料時(shí)，受到固體材料的抵抗而速度慢慢減低下來(lái)，并最終停留在固體材料中的現象。離子注入是半導體表面附近區域進(jìn)行摻雜的主要技術(shù)，其目的是改變半導體的載流子濃度和導電類(lèi)型。離子注入機是集成電路制造工序中的關(guān)鍵設備，需要高清潔的真空環(huán)境，以保證離子摻雜濃度和劑量的準確性。

圖6：某品牌離子注入設備

發(fā)展真空技術(shù)，助力半導體行業(yè)

我國是世界最大的半導體消費市場(chǎng)，但產(chǎn)業(yè)鏈整體價(jià)值水平較低，尤其是關(guān)鍵材料與核心設備和零部件方面，存在較大國外品牌依賴(lài)。例如，薄膜沉積、刻蝕、離子注入等半導體制造中關(guān)鍵工藝過(guò)程核心部件——磁懸浮分子泵，長(cháng)期被國外壟斷。面對“卡脖子”問(wèn)題，中科科儀積極響應國家需求，承擔科技部《極大規模集成電路制造技術(shù)及成套工藝》專(zhuān)項中“磁懸浮分子泵系列產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”項目，攻克多項關(guān)鍵技術(shù)，于2011年成功研制國內第一臺磁懸浮分子泵，打破國外產(chǎn)品壟斷。

圖7：KYKY系列磁懸浮分子泵

2018年，中科科儀研制出新一代系列一體磁懸浮分子泵，以其優(yōu)越的性能，已廣泛應用于工業(yè)過(guò)程、鍍膜等領(lǐng)域，為半導體核心零部件國產(chǎn)化注入新活力。

未來(lái)，中科科儀將繼續聚焦半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，全力突破“卡脖子”技術(shù)難題，推動(dòng)半導體設備核心零部件國產(chǎn)化，為中國集成電路發(fā)展持續貢獻力量。