碳化硅喷淋头/分配盘/匀气盘-半导体PVD、CVD、刻蚀工艺的重要零部件

在半导体芯片制造的精密殿堂中，某些组件虽不显眼，却直接决定着工艺的成败与芯片的性能。碳化硅喷淋头（亦称为分配盘或匀气盘）正是这样一种关键部件。它静置在工艺反应腔的核心，却掌控着反应气体均匀分布的命脉，是物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD） 和刻蚀（Etch） 等核心工艺得以高效、均匀进行的基石。

碳化硅喷淋头绝非简单的带孔板材，其设计与制造是精密陶瓷加工的巅峰体现：

• 精密气流控制：表面成百上千个微孔，其孔径、孔距、分布均经过计算流体动力学（CFD） 模拟优化，确保反应气体以完全均匀的流量和压力覆盖整个晶圆表面。

• 均匀的等离子体分布：在等离子体工艺中，喷淋头常作为电极使用。其导电性、表面平整度及冷却设计，直接影响腔体内等离子体密度的均匀性，进而决定工艺结果的一致性。

• 集成冷却通道：先进的喷淋头内部集成精密冷却流道，高效带走工艺热量，维持部件与工艺温度的恒定。

在三大关键工艺中的应用场景

1. PVD（物理气相沉积）工艺

在金属溅射等PVD工艺中，碳化硅喷淋头（通常作为阳极或屏蔽组件）需承受高温和高能粒子轰击。其稳定性确保了溅射过程的均匀性与膜厚的一致性，是高端逻辑芯片和存储芯片制造中的关键。

2. CVD（化学气相沉积）工艺

在沉积SiO₂、Si₃N₄、多晶硅等薄膜时，喷淋头将前驱体气体均匀注入反应腔。碳化硅的耐高温和抗腐蚀特性，使其能在长时间高温下抵抗副产物的沉积与腐蚀，保障薄膜的均匀性与纯度。

3. 刻蚀（Etch）工艺

在干法刻蚀中，喷淋头用于均匀导入刻蚀气体（如氟基、氯基气体）并形成均匀等离子体。其面对强腐蚀等离子体的耐久性，直接决定了刻蚀工艺的窗口宽度、侧壁形貌的控制能力与机台正常运行时间。

制造工艺：从粉体到精密部件

高品质碳化硅喷淋头的诞生，依赖于一条极其严格的技术链：

1. 材料制备：采用高纯度亚微米级碳化硅粉体。

2. 成型工艺：通过等静压成型或注塑成型，形成坯体。

3. 精密加工：烧结前后，使用金刚石磨具进行高精度CNC加工，打孔、铣槽，确保微米级尺寸公差与表面光洁度。

4. 高温烧结：在2100℃以上的惰性气氛中进行无压烧结或反应烧结，获得高致密、高强度部件。

5. 最终处理与检测：进行精密研磨、清洗，并经过严格的尺寸、气密性、等离子体测试与颗粒检测。