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CC-200：ULVAC愛發科Load-lock式等離子體CVD設備的技術解析

2026-5-27　　閱讀(258)

一、產品概述

CC-200是日本ULVAC（愛發科）公司面向半導體薄膜沉積領域推出的小型Load-lock式等離子體化學氣相沉積（PECVD）設備。該設備隸屬于CC系列，與CC-400構成產品梯隊，以緊湊化的機身尺寸、簡便的操作方式和廣泛的應用兼容性為設計核心，旨在覆蓋從高校科研到小批量生產的全場景需求。

CC-200采用高密度等離子體增強工藝，可在較低溫度下實現SiO?、SiNx、SiON、a-Si等關鍵介質薄膜的高質量沉積。設備搭載Load-lock負載鎖定腔體，并配備可換取式Al質托盤，兼容Φ2英寸至Φ8英寸的圓形晶圓以及各類方形片、不規則基片。通過優化的人機界面和半自動批量送取片功能，CC-200不僅可作為研發單位的材料開發平臺，也可勝任小規模量產環境中的薄膜制備任務，成為國內眾多功率器件、LED及MEMS器件廠商引入PECVD工藝時的優先選擇之一。

二、核心優勢

1. 27.12MHz高密度等離子體工藝

CC-200搭載27.12MHz高頻射頻電源，相較于傳統的13.56MHz設備，其等離子體密度更高、電子溫度更低。高頻驅動的優勢在于：一方面，等離子體中活性基團的產生效率顯著提升，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，特別適合對界面質量要求苛刻的器件結構。通過27.12MHz的射頻耦合，CC-200在保證優異膜層質量的同時，可在300~350℃的較低工藝溫度下完成沉積，拓展了其在溫度敏感型器件制程中的適用范圍。

2. SiH?系與TEOS系雙工藝路線

CC-200具備SiH?系和TEOS系兩種獨立的工藝能力。SiH?系工藝以硅烷為前驅體，對應SiO?、SiNx、SiON、a-Si四種薄膜類型，覆蓋了絕緣介質、鈍化層、保護膜和半導體層等應用場景。TEOS系工藝則以正硅酸乙酯（TEOS）為源，專門用于SiO?膜的沉積。TEOS-SiO?相較于SiH?-SiO?具有更優異的臺階覆蓋能力和更高的擊穿場強，在MEMS結構中的溝槽填充、多層布線間的間隙填充等應用中優勢明顯。雙路線并行的設計使CC-200能夠兼顧常規介質沉積和高品質氧化層制備兩種需求。

3. CF?+O?等離子體原位腔體清潔

CC-200支持以CF?+O?混合氣體為介質進行等離子體原位清潔，在工藝間隔時間內高效去除腔室內壁沉積的殘余膜層，從而有效控制顆粒污染物的生成。這一特性大幅減少了開腔維護的頻率，降低了設備停機時間，對于小批量、多品種的研發轉和連續生產均有著重要意義。

4. Load-lock設計，維持主腔超高真空

CC-200采用Load-lock負載鎖定結構，晶圓在大氣端經預抽真空后方可送入主工藝腔。該設計避免了主腔室頻繁暴露于大氣環境，使主腔體能夠長時間維持在超高真空基準，從而在高真空背景下進行低顆粒、高純凈度的薄膜沉積。Load-lock系統尤其適合需要頻繁換片的研發型作業和批量化芯片制備場景。

5. 可換托盤式設計，多基板尺寸靈活兼容

CC-200配置了可換取式Al質托盤，通過更換不同規格的載盤，可在同一臺設備上實現2英寸、4英寸、6英寸、8英寸圓形晶圓以及方形片、不規則基片的兼容處理。這一設計使設備無需針對不同基板類型進行機械結構調整，顯著提升了產品的靈活度和利用率，對于涉及多種尺寸的研發或特殊器件需求而言是一項價值的功能。

6. 優良的膜層性能與沉積均勻性

CC-200在介質薄膜的應力調控和折射率方面表現出優異的可控性。SiNx薄膜應力可在-50 MPa至+50 MPa之間調節，SiO?薄膜應力則覆蓋-300 MPa至-60 MPa的范圍。沉積薄膜的折射率控制精度亦達到較優水平：SiO?折射率為1.45~1.5，SiNx折射率為1.9~2.1。在均勻性方面，薄膜厚度片內均勻性可達±5%，片間均勻性≤±3%，批間均勻性≤±3%，確保多批次工藝結果的高度一致性。

此外，設備還提供用于有機EL（OLED）和薄膜封裝等低溫場景的專用加熱器，將可沉積溫度范圍進一步拓展至柔性基底和有機材料的工藝窗口。

7. C系列間接連續制程生態

CC-200并非孤立運行的單體設備。ULVAC圍繞C系列構建了薄膜沉積的完整工藝生態——CC-200（CVD）、CS-200（Sputter）和CV-200（Evaporation）三臺設備可通過真空Box實現間接連續制程，即晶圓在真空環境下在不同腔體間順序傳遞、依次完成多步驟工藝。這一設計有效避免了在多步沉積工藝流程中引入大氣污染物，尤其適合需要CVD、PVD膜層交替沉積的復合薄膜結構。

8. 半自動批量送取片，兼顧效率與操作簡易性

CC-200采用半自動批量送取片的操作方式，在降低人為操作誤差的同時保持了操作便捷性。操作人員可一次上載多片晶圓，由設備自動依次完成送片、工藝、取片流程，適用于需要較高批量化程度、但又無需全自動產線配置的高校實驗室和小規模產線。

三、關鍵技術規格

參數	規格
設備型號	CC-200
設備類型	Load-lock式等離子體增強CVD（PECVD）
射頻頻率	27.12 MHz
射頻功率	0 ~ 600 W
工藝溫度	最高350 ℃（部分配置支持更低溫度）
晶圓/基板尺寸	兼容2英寸、4英寸、6英寸、8英寸圓形晶圓；方形片、不規則基片亦可通過托盤適配
托架配置	Al質可換取式托盤，支持不同規格基板的快速切換
成膜材料（SiH?系）	SiO?、SiNx、SiON、a-Si
成膜材料（TEOS系）	SiO?
SiNx應力可調范圍	-50 MPa ~ +50 MPa
SiO?應力可調范圍	-300 MPa ~ -60 MPa
SiO?折射率	1.45 ~ 1.5
SiNx折射率	1.9 ~ 2.1
厚度片內均勻性	≤ ±5%
厚度片間均勻性	≤ ±3%
厚度批間均勻性	≤ ±3%
腔體清潔	CF?+O?等離子體原位清潔
Load-lock系統	標配，確保主腔體超高真空維持
配套工藝生態	可連接真空Box，與CS-200濺射設備、CV-200蒸發設備實現間接連續制程
送取片方式	半自動批量送取片
設備定位	面向研發至小規模生產
參考中標價格	約335萬元人民幣（CC-200Cz，含配套）

四、應用場景分析

1. 功率器件

SiC、GaN等寬禁帶半導體功率器件的制造工藝中，SiO?和SiNx介質薄膜扮演著關鍵角色。CC-200主要用于柵氧層、場氧化層、表面鈍化層和層間介質的沉積。其低損傷的高密度等離子體工藝和優良的膜層應力控制能力，能夠在不損傷敏感器件界面的前提下，為功率MOSFET、SBD、HEMT等結構提供穩定的電學隔離與保護。

在SiC MOSFET的柵介質制備中，CC-200亦可作為PECVD SiO?沉積的選擇之一，配合后續的高溫致密化處理，形成高質量的柵絕緣層。

2. LED與光電器件

LED外延片完成后的介質層沉積是器件制程中的重要工序。CC-200在LED芯片制造中主要用于ITO上覆蓋的鈍化保護層（SiNx/SiO?），以及電極隔離、芯片側壁保護等應用。其27.12MHz高密度等離子體工藝能夠在較低溫度下完成沉積，有助于保護LED外延結構中的量子阱等熱敏感層，同時沉積的SiNx鈍化層具有優異的水汽和離子阻擋能力，可有效提升LED器件的長期可靠性。

3. MEMS與傳感器

MEMS器件的制造往往面臨復雜的多層薄膜結構和深槽臺階覆蓋挑戰。CC-200的TEOS-SiO?工藝在這一領域尤為適用——TEOS-SiO?相比SiH?-SiO?擁有更優異的臺階覆蓋率和保形性，適合填充MEMS結構中的深溝槽和狹窄縫隙，同時減少空洞和裂縫的形成風險。此外，作為犧牲層材料的SiO?在MEMS釋放工藝中也具有廣泛的應用需求，CC-200可在較寬應力范圍內調控沉積薄膜的力學性能以適應MEMS結構的特定要求。

4. 有機EL（OLED）與柔性電子

在OLED和柔性電子器件的制程中，薄膜封裝（TFE）技術的需求日益迫切——對水氧敏感的有機發光層和陰極金屬需要使用致密的無機阻擋層進行包覆隔離。CC-200支持用于有機EL低溫成膜的專用加熱器，可在低于100℃的溫度下沉積高質量無機阻擋層，服務于折疊屏手機、可穿戴設備和柔性顯示面板等前沿應用場景的器件封裝。

5. 太陽能電池研發

在光伏領域，CC-200可用于晶硅太陽能電池和薄膜太陽能電池的介質膜工藝，包括鈍化層、減反射層和隧穿氧化層等。設備的緊湊尺寸和寬范圍基板兼容性，使其在高校光伏研究課題組和太陽能電池初期開發階段獲得了廣泛的應用。

6. 高校與科研院所

CC-200在國內諸多微納加工平臺和共享儀器中心中配置廣泛。從微納電子實驗室到MEMS研究中心，從寬禁帶半導體創新平臺到集成電路學院，該設備憑借其靈活的基板兼容性、簡便的操作流程和穩定的工藝結果，承擔著大量師生實驗任務的支撐工作。根據多個高校共享平臺的公開數據，CC-200在SiOx、SiNx介質薄膜的批量制備中運行穩定，設備利用率長期保持在較高水平。

五、配套生態與工藝協同

ULVAC針對薄膜沉積和圖形化全流程構建了層次豐富的設備矩陣，CC-200作為CVD領域的代表作，可與以下同系列的設備協同使用：

CS-200（濺射設備）：配套真空Box后可與CC-200實現間接連續制程，適用于需要CVD+PVD復合膜層的工藝場景，如金屬電極+介質絕緣層的連續沉積；
CV-200（蒸發設備）：同樣可通過真空Box與CC-200對接，用于有機材料/金屬的熱蒸發與介質層的CVD串聯工藝；
真空Box：實現C系列設備間的間接連續制程，避免了晶圓在不同設備間傳遞時的大氣暴露和二次污染。

這一生態環境使得用戶可根據工藝需求靈活搭建多工序連線的薄膜沉積生產線，既降低了研發階段在設備切換中的工藝復雜度，也為后期從研發向量產過渡提供了靈活的升級空間。

六、產品定位與市場分析

ULVAC的CVD產品線呈縱向與枚葉式并行的結構。縱向式Cat-CVD設備CCV系列面向a-Si鍍膜的量產領域，以30年以上的量產實績和低壓成膜品質為競爭優勢。枚葉式PECVD設備CME-200E/400則專為Si系絕緣膜、barrier膜等成膜的量產應用設計，面向產量要求更高的產線制程。

CC-200/400系列在這些產品中的定位十分明確——面向從研究開發到小批量生產的普適性平臺設備。相較于競爭對手的類似規格機型，CC-200在以下維度展現出差異化的競爭優勢：

廣泛的基板兼容性：2~8英寸全覆蓋，圓形及非規則基片均支持，成為高校及多品種研發單位的；
27.12MHz高密度等離子體：相較于市場上主流的13.56MHz方案具有更高的成膜密度和更低的工藝溫度，在OLED等低溫薄膜封裝等前沿應用中優勢突出；
雙前驅體工藝路線：SiH?與TEOS雙源能力使用戶無需配置兩臺CVD設備即可兼顧常規介質和高品質氧化物薄膜；
C系列設備間生態協同：真空Box支持的間接連續制程構成了一條低成本進階級的復合薄膜沉積閉環。

在商務端，CC-200Cz型號在2023年高校采購中出現的約335萬元人民幣的中標價格（含配套），在同類型進口PECVD設備中處于競爭性區間。

七、結語

CC-200作為ULVAC面向半導體薄膜沉積領域的Load-lock式PECVD設備，以27.12MHz高密度等離子體工藝、SiH?/TEOS雙路線兼容、Load-lock結構、可換托盤式多基板適配和C系列間接連續制程生態為技術核心，圍繞“從研發到量產"的設計理念構建了一款兼顧靈活性、工藝性能和運行穩定性的介質薄膜沉積平臺。從功率器件的鈍化保護到MEMS的臺階覆蓋，從LED的可靠性提升到OLED薄膜封裝，乃至太陽能電池和新材料探索中的介質制備，CC-200為半導體、光電器件和微機電系統三大領域的工藝開發與初期量產提供了堅實的技術支撐。

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