华兆科技丨AEH系列单片湿法刻蚀（Wet Etching）系统解决方案

通用技术参数

• 基本参数：采用单片旋转喷淋处理方式，最高转速可达 2000rpm，支持非接触式或真空吸附两种晶圆固定模式，兼容 2-12 英寸全尺寸晶圆处理。

• 液体系统配置：支持多种强酸和腐蚀剂类型，配备 0.2μm 精密过滤器确保液体纯度，刻蚀液温度调节范围覆盖室温至 50℃，满足不同工艺对药液状态的要求。

• 腔体与排放设计：反应腔采用双层密封设计防止有害气体泄漏，内置多层分离式结构避免交叉污染；配备高效药液回收系统，配合强酸雾处理装置，实现环保排放与资源节约。

• 环境适配要求：设备内部维持 Class 1 mini 洁净环境，防止颗粒污染影响工艺效果；功率需求约 15-20kW（根据具体配置略有差异），需提供纯度≥99.99% 的氮气用于背喷和保护，占地面积约 3-6㎡（因型号不同有所区别）。

• 电气与控制特性：采用工业 PC+PLC 架构控制系统，支持远程监控和数据分析功能，配备 rs-485 或 tcp 通信接口，可实现设备状态的实时监测与工艺参数的精准调控。

核心产品特点

• 工艺适应性广泛：可处理 2 英寸至 12 英寸（50-300mm）晶圆，兼容 HF、HCl、H₃PO₄等多种刻蚀液，支持金属（Gr、Ni、Ti、Cu、Au 等）和介质材料的刻蚀需求，适配不同尺寸晶圆的灵活切换。

• 高精度控制能力：转速控制精度达 ±3rpm（调节范围50-2000rpm），刻蚀均匀性控制在 5% 以内，确保刻蚀深度与线宽的一致性；液体流量控制精度 ±1%，温度控制精度 ±2℃（最高可达 50℃），为工艺稳定性提供保障。

• 创新结构设计：采用多层 Cup 结构，实现不同刻蚀液的分类排放与高效回收，药液利用率提升30% 以上，既节约化学品消耗又降低污染；反应腔采用多层分离式结构，有效防止不同药液交叉污染。

• 全面安全防护：专业工艺腔体设计确保化学品使用安全，配备强酸雾处理系统实现达标排放，同时集成多重联锁保护、紧急停止装置及CO₂灭火系统，构建全面安全保障体系。

• 高自动化水平：搭载高效机械手实现晶圆自动传送，支持真空吸附、多点支撑、四角夹紧等多种夹持方式，适配不同工艺场景的晶圆固定需求，提升生产效率。

• 智能控制系统：集成*进的软件微控系统（PCS）和高精密液体流量控制系统（ACRD），支持 GEM/SECS II 协议，可集成到 fab 管理系统，通过数据驱动优化工艺参数，提升生产效率与良率。

痛点：随着化合物半导体（如SiC、GaAs）、新型显示材料（如ITO/IGZO）以及多种金属互连层（Cu、Ti、Au等）在芯片制造中的应用，单一工艺腔体难以满足多材料刻蚀的需求，导致生产线设备冗余，投资和运营成本高昂。

技术解决方案：AEH系列的核心设计理念之一是广泛的材料与工艺兼容性。设备经过优化的工艺腔体，能够安全、高效地处理从传统的硅（Si）、玻璃（Glass）到*进的碳化硅（SiC）、砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等多种衬底材料。更重要的是，其多药液循环回收系统支持包括SPM（硫酸与双氧水混合液）、SC-1、SC-2、硝酸（HNO₃）、磷酸（H₃PO₄）等在内的多种常用及特殊刻蚀液，最多可实现4种药液的独立循环使用。这种设计使得一台AEH设备就能覆盖氧化硅/氮化硅刻蚀、多种金属刻蚀以及透明导电氧化物刻蚀等多种关键工艺。

二、良率瓶颈与均匀性控制难题

痛点：湿法刻蚀是各向同性的，容易产生横向钻蚀，导致关键尺寸（CD）控制困难，图形侧壁陡直度不佳，进而影响器件性能和良率。同时，刻蚀过程中产生的颗粒污染和金属离子污染，也是降低产品可靠性的主要因素。

技术解决方案：为确保高良率，AEH系列在均匀性控制和洁净度管理上采取了多项创新措施。设备采用精密的摆臂旋转喷液系统与多层杯体结构，通过优化流体动力学，确保化学药液在晶圆表面均匀分布，从而实现优异的刻蚀均匀性——介质与金属刻蚀的均匀性均可控制在5%以内。在污染控制方面，设备集成了高效的颗粒控制模块（可控制≤0.16μm的颗粒）和严格的金属离子控制标准（关键金属离子如Fe、Ca控制在极低水平），从源头上减少了导致器件失效的缺陷。

三、化学品消耗量大，环保压力突出

痛点：高纯度化学药液是湿法刻蚀的主要耗材，其使用成本高昂，且大量废液处理也带来环保压力和额外成本。

技术解决方案：AEH系列配备了*进的药液回收与循环使用功能。通过对使用后药液的在线过滤、纯化和浓度调节，系统能显著延长药液的使用寿命，减少新鲜化学品的采购量和废液的排放量。这不仅直接降低了单次工艺的物料成本，也减轻了工厂在环保合规与废液处理上的负担，实现了经济效益与环境效益的双赢。

四、设备灵活性与工艺拓展性

痛点：研发与小批量生产需要设备能快速适应不同的晶圆尺寸和实验性工艺，而传统设备配置固定，转换成本高、时间长。

技术解决方案：AEH系列提供模块化设计，支持2至4个工艺腔体的灵活配置，用户可根据产能需求进行选择。设备兼容2英寸至12英寸的晶圆尺寸，便于在同一平台上进行多种规格产品的研发与生产。此外，设备还可配合*进的纳米级喷雾（Nano spray）工艺和IPA氮气干燥（IPA N2 dry）等后处理工艺，为用户探索更前沿的制程技术提供了坚实的硬件基础。

应用场景

• 功率器件制造：在碳化硅（SiC）功率器件的制造中，AEH系列凭借其对SiC材料优异的刻蚀均匀性（<5%）和高效的药液管理系统，被用于关键沟槽的刻蚀与清洗步骤，帮助客户提升了器件的一致性和可靠性。

• 射频器件与光通讯：对于GaAs、InP等化合物半导体射频器件，AEH系列的多药液兼容特性使其能完成精细的图形刻蚀和表面处理，满足高频器件对界面特性的严苛要求。

• 新型显示与光学器件：在氧化铟锡（ITO）或氧化铟镓锌（IGZO）等透明导电膜的刻蚀中，设备出色的均匀性控制确保了大面积刻蚀的均一性，提高了显示面板的光学性能和良品率。

应用案例

一、复旦大学

AEH6I-2系统主要用于宽禁带半导体（如氮化镓、碳化硅）材料与芯片制备过程中的高精度刻蚀与清洗工序，是制造高性能功率半导体器件的关键工艺环节之一。

二、深圳大学

AEH8I-2系统主要用于微电子、材料或光电领域的科研与教学，执行硅片、化合物半导体等材料的湿法刻蚀或清洗工艺，以进行器件制备、工艺开发等研究工作。

三、中国电子科技集团公司第五十五研究所

一、前期评估与方案定制

全芯微技术团队针对客户晶圆尺寸（2-12 寸）、刻蚀材质、药液类型及产能需求，进行工艺可行性测试，输出定制化配置方案，包括夹持方式选择（真空吸附 / 机械夹紧）、药液回收系统部署及温度控制精度校准。

二、设备安装与调试

提供全套安装指导，包括工艺腔体定位、管路连接、电气调试等环节，确保设备符合车间洁净度与安全规范。通过至少 3 轮试生产验证，优化喷头移动参数、转速匹配及药液浓度控制，直至达到客户预设的刻蚀精度与产能指标。

三、人员培训与运维支持

开展设备操作、参数调整、日常维护等专项培训，确保操作人员掌握核心技能。建立 7×24 小时技术支持响应机制，提供远程故障诊断与现场维修服务，同时定期提供软件升级与工艺优化建议，保障设备长期稳定运行。

四、合规与环保保障

协助客户完成设备与现有生产流程的衔接，提供废液处理方案与环保合规认证支持，确保设备符合 EASA 相关硬件研制标准及工业安全规范，实现绿色生产。

AEH系列单片湿法刻蚀系统代表了当前湿法刻蚀技术的*进水平，通过一系列创新设计有效解决了传统湿法刻蚀工艺中的共性难题。随着半导体技术不断向更小节点、更复杂结构发展，AEH系列的前瞻性设计理念和灵活可扩展的平台架构，使其能够适应未来工艺需求的演变，为客户提供长期价值。