高能脉冲磁控溅射镀膜，半导体纳米世界的国产密码

你知道吗？1纳米=10^-9米，相当于头发丝直径的万分之一。我们每天用的手机、电脑、5G设备，其核心芯片里，藏着一个比头发丝直径万分之一还小的“纳米世界”——先进制程半导体世界。其芯片内部的绝缘层、阻挡层、导电膜，都需要在纳米级精度下“生长”——这就是高能脉冲磁控溅射（HiPIMS）镀膜技术的舞台。

高能脉冲磁控溅射技术是一种利用较高的脉冲峰值功率和较低的脉冲占空比来产生高溅射金属离化率的磁控溅射技术。

传统的镀膜技术，就像“慢慢洒水”，粒子能量低、膜层疏松，很容易出现漏电、脱落等问题，满足不了先进制程的严苛要求。而高能脉冲磁控溅射技术，通过短时间内高峰值脉冲功率产生高密度等离子体，实现薄膜的高质量沉积，好比用“精准脉冲炮”，向靶材发起轰击，瞬间产生高密度等离子体，再让这些高能离子精准“嵌入”芯片衬底，最终形成一层拥有超高致密度、极小粗糙度的超薄薄膜。

此外，传统磁控溅射工艺中，沉积速率与薄膜质量通常存在相互制约的关系。HiPIMS技术通过提升等离子体离化率与等离子体密度，能够在维持较高沉积速率的基础上，有效优化薄膜品质，改善薄膜机械性能与耐久特性。

基于上述优势，HiPIMS技术已成为先进芯片制造领域的重要工艺手段，在芯片关键制程中得到普遍应用：在高k栅介质场景下，可替代传统二氧化硅材料，有效降低5nm制程芯片的漏电水平；在氮化镓、氮化铝等第三代半导体领域，采用超高真空高能脉冲磁控溅射（UHV-HiPIMS）技术，能够制备低缺陷密度薄膜，为5G射频器件、功率器件的国产化进程提供工艺支撑。

超高真空高能脉冲磁控溅射镀膜设备（HITSemi-UHV-HIPIMS）

鹏城半导体技术（深圳）有限公司（简称“鹏城半导体”）自主研发的超高真空高能脉冲磁控溅射镀膜设备就应用了超高真空高能脉冲磁控溅射（UHV-HiPIMS）技术。

该设备是在超洁净环境下，采用纳米及原子级制造技术，生长高纯度高质量薄膜。应用场景之一：GaN单晶薄膜生长工艺、GaN基稀磁半导体分子结构材料制备的工艺实现。设备由工艺室、预处理室、手套箱、传送样机构、真空制备系统、电气控制系统、Rheed等测量检测系统组成。可在洁净环境下完成样片的清洗、外延片及稀磁半导体膜层制备及膜层后期处理、防护包装等流程。

超高磁控溅射靶溅射不同靶材辉光现象

工艺室样品台加热1200℃

在看不见的纳米世界里，高能脉冲是点亮先进制程的“微光”。从传统镀膜的粗放式沉积，到原子级精度的可控成膜，薄膜技术的迭代推动着尖端制造业的进步。未来，鹏城半导体将继续深耕国产化高端装备研发，稳步助力半导体产业实现高质量发展。

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