卧式LPCVD技术：多晶硅薄膜制备核心支撑 赋能半导体前沿领域突破​

2025-12-26    青岛赛瑞得伟创电子科技有限公司

    在半导体器件微型化、高性能化的发展浪潮中，多晶硅薄膜因具备优异的导电性、兼容性及工艺适配性，成为逻辑芯片栅电极、存储芯片电容电极、MEMS器件结构层等核心部件的关键材料。而卧式低压化学气相沉积（LPCVD）技术，凭借其批量制备的高效性、薄膜质量的稳定性，已成为多晶硅薄膜规模化生产的主流技术路径，为半导体产业基础制造环节提供核心支撑。​

    卧式LPCVD制备多晶硅薄膜的核心优势在于工艺精准可控与量产能力的平衡。该技术通过在卧式炉管内构建低压环境（通常1-10Torr），将硅源气体（如硅烷）在高温（550-650℃）下分解，硅原子在晶圆表面沉积并形成多晶硅薄膜。相较于立式LPCVD设备，卧式结构的炉管内温度场、气流场分布更均匀，可实现多片晶圆同步沉积，单批次装载量可达百片级，显著降低单位制造成本；同时，低压环境有效减少了气体分子的碰撞概率，降低了薄膜中的杂质含量与缺陷密度，制备的多晶硅薄膜晶粒尺寸均匀、电阻率一致性好，能精准匹配不同器件对薄膜厚度（通常50-500nm）和电学性能的差异化需求。​

    从应用场景来看，卧式LPCVD制备的多晶硅薄膜已深度渗透半导体核心制造环节。在逻辑芯片领域，作为MOSFET器件的栅电极材料，多晶硅薄膜的导电性直接影响器件的开关速度与功耗；在存储芯片领域，无论是DRAM的电容电极，还是NAND Flash的浮栅结构，多晶硅薄膜都承担着电荷存储与传输的关键作用；此外，在功率半导体、MEMS传感器等特色半导体领域，该技术制备的多晶硅薄膜也被广泛用作结构支撑层或电极层，助力器件性能优化。随着半导体产业向高密度、高集成度方向发展，对多晶硅薄膜的晶粒尺寸调控、薄膜平整度、厚度均匀性等指标提出了更高要求，推动卧式LPCVD技术不断迭代升级。​

    当前，卧式LPCVD技术正朝着“高精度调控+低损伤制备”方向突破。一方面，通过分区温控、精准气流控制等技术优化，将薄膜厚度均匀性误差控制在±2%以内，满足先进制程芯片的制造需求；另一方面，研发低温沉积工艺，降低沉积温度对晶圆基底的热损伤，适配2D材料集成、柔性半导体等新型器件的制备场景。同时，设备的智能化升级成为趋势，通过集成AI算法实现工艺参数的实时优化与缺陷预警，结合MES系统实现生产全流程的数据追溯，进一步提升薄膜制备的良率与稳定性。​

    展望未来，随着半导体产业向3D集成、2D晶体管等前沿方向探索，卧式扩散氧化退火炉将面临更高精度、更低热预算的工艺挑战，而作为多晶硅薄膜制备核心技术的卧式LPCVD，同样需应对一系列新课题。在3D集成工艺中，多晶硅薄膜需适配立体堆叠结构的制备需求，对薄膜的台阶覆盖率、界面附着力提出了更严苛的要求；在2D晶体管等新型器件中，低维材料与多晶硅薄膜的异质集成，需要解决界面兼容性与性能协同问题。业内人士指出，国内企业需进一步加强与上下游产业链的协同合作，聚焦高端设备核心部件研发——如高精度温控模块、低污染炉管材料、高纯度气体输送系统等，推动设备向智能化、绿色化、定制化方向升级。同时，需强化工艺与器件研发的深度融合，开发适配前沿领域的特色沉积工艺，助力中国半导体产业在核心材料制备与高端设备自主化领域实现高质量发展。​

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