半導體行業是全球信息化產業的基石，無論從科技或是經濟發展的角度來看，重要性都是不言而喻的。5G、人工智能、大數據、物聯網等新興技術的發展源源不斷地給半導體行業注入嶄新活力。真空技術作為一門與應用科學緊密結合的現代基礎科學，在半導體行業有著廣泛的應用。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生產制造的各個工藝。下面小編就帶您走進半導體產業鏈，并一起探索分子泵在半導體行業的應用。

半導體產業鏈

半導體產業鏈包括上游的半導體支撐產業，中游的半導體制造產業以及下游的半導體應用產業。半導體支撐產業包括半導體材料及設備，其中真空產品主要在半導體設備領域應用；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域眾多，全球半導體應用領域排名前三的行業是通信及智能手機、PC/平板、工業/醫療。

圖1：半導體產業鏈

IC制造行業屬于典型的技術密集型行業，產品技術含量非常高，同時對配套產業要求較高，其中就包括真空設備配套產業。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節必備的通用設備，廣泛應用于芯片生產制造過程。

圖2：半導體制造設備及工藝流程

半導體器件的生產制造工藝極其復雜，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、進行表面的刻蝕處理等。這些復雜的生產制造工藝都需要在分子泵維持的高真空環境下進行，而且對真空系統和真空設備的潔凈度也有著很高的要求。

分子泵在半導體設備中的應用

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

光刻機

光刻機是生產大規模集成電路的核心設備，制造和維護需要高度的光學和電子工業基礎，世界上只有少數廠家掌握，因此光刻機價格昂貴。光刻機光刻過程必須在高真空環境中實現，原因是極紫外光很嬌貴，在空氣中容易損耗。同時，在光刻過程中，設備的動作時間誤差以皮秒計，這對磁懸浮分子泵的振動值要求極高。（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或沉積的。通用的沉積技術有化學氣相淀積（CVD）、蒸發和濺射PVD。一般來說，其中還要夾雜低溫（≤500℃）退火工藝等熱處理工藝，用以增進金屬層和半導體之間的低電阻接觸、消除內應力等。設備運行過程中需要高潔凈的真空環境，一般采用以磁懸浮分子泵為主的無油真空系統。

圖4：某品牌薄膜沉積設備

刻蝕設備

刻蝕是用化學或物理方法有選擇地從硅片表面去除不需要材料的過程。刻蝕的基本目標是在涂膠的硅片上正確地復制掩膜圖形。現代化的干法刻蝕設備包括復雜的機械、電氣和真空系統，同時配有自動化的刻蝕終點檢測和控制裝置。刻蝕應用工況復雜，清潔性差，充入特種氣體種類繁多，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境下，當離子束射向固體材料時，受到固體材料的抵抗而速度慢慢減低下來，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行摻雜的主要技術，其目的是改變半導體的載流子濃度和導電類型。離子注入機是集成電路制造工序中的關鍵設備，需要高清潔的真空環境，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

發展真空技術，助力半導體行業

我國是世界最大的半導體消費市場，但產業鏈整體價值水平較低，尤其是關鍵材料與核心設備和零部件方面，存在較大國外品牌依賴。例如，薄膜沉積、刻蝕、離子注入等半導體制造中關鍵工藝過程核心部件——磁懸浮分子泵，長期被國外壟斷。面對“卡脖子”問題，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及成套工藝》專項中“磁懸浮分子泵系列產品開發與產業化”項目，攻克多項關鍵技術，于2011年成功研制國內第一臺磁懸浮分子泵，打破國外產品壟斷。

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，以其優越的性能，已廣泛應用于工業過程、鍍膜等領域，為半導體核心零部件國產化注入新活力。

未來，中科科儀將繼續聚焦半導體產業發展需求，全力突破“卡脖子”技術難題，推動半導體設備核心零部件國產化，為中國集成電路發展持續貢獻力量。