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在晶圓級大規模生產中引入脈沖激光沉積（PLD）技術

2025/1/21 13:34:40

在半導體生產中使用激光沉積薄膜，并將脈沖激光沉積（PLD）引入晶圓級大規模生產，可以實現下一代應用，如5G和Wi-Fi 6的RF（射頻）濾波器以及高端MEMS（微機電系統）麥克風。

PLD專業技術

專業技術在連接物理世界和數字世界方面發揮著關鍵作用，并有助于實現全球經濟的現代化。它們允許我們將我們生活的模擬世界連接到數字世界，如高級計算和人工智能。

專業技術包括MEMS（微機電系統）圖像傳感器、電源管理解決方案、本地邊緣計算能力、模擬信號轉換和RF連接解決方案。其中：
射頻濾波器是一種電子設備，可以選擇性地調諧到特定的數據傳輸頻帶。這使得您的手機或設備能夠不受干擾地發送和接收高速數據，從而提高通信質量。
MEMS（微機電系統）是一種結合了電子和移動部件的微型設備技術。例如，MEMS技術被結合到音頻設備、微鏡和微型揚聲器中。
專業技術可在汽車、移動通信、醫療保健、零售、制造和工業自動化等眾多日常應用中實現關鍵功能。
這些應用的結合有助于實現我們生活的日益智能的世界，確保200mm和300mm晶圓產品能夠滿足上述需求。

添加Pulsus

2022年，Lam Research收購了晶圓級PLD系統開發的先驅Solmates。兩年過去了，Solmates的PLD專業知識和Lam在沉積方面的豐富經驗相結合，為大規模制造帶來了新的PLD系統，解決了下一代RF濾波器和MEMS器件所需材料的技術挑戰。

Pulsus PLD加入Lam產品組合，進一步擴大了我們專注于專業技術的沉積、蝕刻和單晶片清洗產品的全面范圍。PLD因其沉積高質量多元薄膜的能力而脫穎而出，這在精密驅動的微芯片制造領域至關重要。這項技術提供了獨特的功能，使其成為行業的游戲規則改變者。

以RF濾波器和MEMS麥克風的制造為例。對于這些器件，鈧（Sc）的水平是實現性能的關鍵因素。諸如反應濺射的傳統沉積技術在鈧水平約為30%時表現出性能飽和。Lam的PLD技術能夠獲得40% Sc以上的高質量薄膜，性能優于傳統技術沉積的薄膜。與傳統沉積技術相比，PLD的優點包括:
適用于沉積復雜材料，尤其是陶瓷，如氮化鋁鈧（AlScN）
更高質量的薄膜–提供更高的器件性能
先進的薄膜控制–晶圓內（WiW）厚度和應力均勻性調整

PLD是如何工作的？

高功率激光束撞擊真空室中的目標材料，產生等離子體羽，在晶片上沉積薄層。這一過程對于實現高質量、均勻的薄膜以及對厚度和應力的精確控制至關重要。

PLD的工作方式不同于其他沉積技術，如濺射或原子層沉積（ALD）:
如果我們從雨的角度來考慮沉積，那么濺射就像一場溫和的、普遍的降雨，在地面上慢慢形成水池。
ALD可以比作浸透草地的晨露，
相比之下，PLD是一個局部的，在地面上空盤旋的大雨。在脈沖激光沉積中，高功率激光束撞擊晶片上的目標材料，就像晶片上的局部大雨。

PLD的優勢

用PLD沉積高性能薄膜有助于擴展和加速我們客戶的發展藍圖。Lam的PLD設備旨在提供經濟高效的大批量制造解決方案，同時確保卓越的一致性和質量。這種效率對于提高制造產量和保持競爭力至關重要。

無鉛替代方案:提高AlScN中的鈧濃度可增強壓電力。這一點，加上這種材料的集成優勢，使其成為壓電材料鋯鈦酸鉛（PZT）無鉛替代品的主要候選材料。

PLD有潛力推動下一代專業技術，包括面向5G和WiFi6的RF濾波器、高端MEMS麥克風和其他MEMS應用，為半導體行業帶來了令人興奮的新材料。

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