在半导体芯片制造的薄膜沉积环节，效率与质量的平衡始终是行业追求的核心目标。随着芯片产能需求的持续攀升，尤其是在成熟制程和特色工艺领域，对薄膜沉积设备的吞吐量、稳定性和工艺兼容性提出了更高要求。Novellus 推出的 Vector Express 薄膜沉积系统，凭借其 “多反应室协同技术” 和 “智能工艺加速体系”，打破了传统设备在效率与质量间的固有矛盾，成为提升芯片制造产能的关键装备。
一、技术突破：重构薄膜沉积的效率逻辑
Novellus Vector Express 的技术革新在于对沉积流程的系统性重构，通过硬件创新与软件优化的深度融合，构建了一套高效且精准的薄膜制造体系。
多反应室并行沉积架构是效率提升的核心。设备搭载 4 个独立的反应室，通过中央机器人系统实现晶圆的全自动传送与切换，支持不同薄膜工艺（如氧化、氮化、金属化）在同一设备上连续完成。这种 “一站式” 沉积模式省去了晶圆在不同设备间转移的时间损耗，使 12 英寸晶圆的单位小时处理量（WPH）达到 140 片，较传统单反应室设备提升 3 倍以上。某晶圆厂应用数据显示，引入该设备后，薄膜沉积环节的产能提升 50%，有效缓解了量产瓶颈。
自适应工艺参数系统实现了效率与质量的双保障。系统内置 1000 + 组工艺数据库，可根据晶圆类型（硅、SiC、GaN）、薄膜材料（SiO₂、Si₃N₄、Al₂O₃）和厚度要求，自动匹配最优沉积参数（温度、压力、气体流量）。同时，通过实时监测沉积速率（精度 ±0.1Å/s）和薄膜均匀性（3σ≤1%），动态调整工艺参数，确保在高吞吐量下薄膜质量稳定。针对 5G 射频芯片的 AlN 缓冲层沉积，其厚度均匀性控制在 ±2% 以内，较传统设备提升 40%。
快速工艺切换技术满足了多品种生产需求。设备的反应室采用模块化设计，工艺切换时无需整体停机，单个反应室的参数调整时间缩短至 15 分钟，较传统设备减少 70%。这种灵活性使其能够快速响应多品种、小批量的订单需求，某特色工艺晶圆厂应用后，产品切换周期从 2 天缩短至 4 小时，订单交付率提升 35%。
二、场景适配：覆盖多元芯片制造需求
1. 成熟制程逻辑与存储芯片的量产支撑
在 0.18μm 及以上成熟制程的逻辑芯片（如 MCU）和存储芯片（如 NOR Flash）制造中，Vector Express 的高吞吐量特性发挥显著优势。其对多晶硅栅极和氧化层的批量沉积能力，使某 MCU 厂商的月产能提升至 8 万片，且芯片的漏电率控制在 1×10⁻⁹A/cm² 以下，满足车规级可靠性要求。
对于 NOR Flash 的隧道氧化层沉积，设备的 “低温沉积工艺”（温度≤600℃）可减少热预算对存储单元的影响，使芯片的擦写次数提升至 10 万次以上，某存储厂商应用后，产品寿命延长 2 倍。
2. 功率器件的薄膜质量保障
SiC、GaN 等功率器件对薄膜的介电性能和界面质量要求严苛，Vector Express 的精准控制能力在此领域表现突出。在 SiC MOSFET 的栅氧层沉积中，设备可将氧化层的界面态密度控制在 5×10¹⁰cm⁻² 以下，使器件的阈值电压漂移量≤0.5V，某车规功率器件厂商应用后，产品通过 AEC-Q101 认证的通过率提升至 98%。
针对 GaN HEMT 的 SiN 钝化层沉积，其 “等离子体增强技术” 可提高薄膜的致密度（孔隙率≤0.01%），有效抑制器件的电流崩塌效应，使射频功率器件的输出功率提升 15%。
3. 先进封装的薄膜集成能力
在先进封装的 RDL（ Redistribution Layer）和 TSV（Through Silicon Via）工艺中，Vector Express 的薄膜兼容性优势明显。其沉积的 Cu 种子层具有低电阻（≤2μΩ・cm）和高阶梯覆盖率（≥95%）特性，确保 RDL 线路的信号传输效率，某先进封装厂应用后，RDL 层的布线密度提升 40%。
对于 TSV 的绝缘层沉积，设备可在高深宽比（AR=10:1）的通孔内形成均匀的 SiO₂薄膜，厚度偏差≤10%，为 3D 堆叠芯片的垂直互连提供可靠保障。
三、产业价值：从产能提升到生态优化
1. 降低单位制造成本，增强市场竞争力
Vector Express 通过提升吞吐量和良率，显著降低了单位芯片的制造成本。其多反应室设计使设备的单位面积产能提升 2 倍，单晶圆的薄膜沉积成本下降 20%；智能工艺系统减少了因参数调整导致的废品率，某晶圆厂测算显示，年节约原材料成本超 3000 万元。这种成本优势在成熟制程芯片的价格竞争中尤为关键。
2. 支撑芯片制造的柔性化转型
设备的快速切换能力和工艺兼容性，为芯片制造的柔性化生产提供了可能。通过同一设备实现多种薄膜工艺的集成，晶圆厂可快速调整产品结构，响应市场需求变化。某综合晶圆厂应用后，多品种芯片的混线生产效率提升 50%，库存周转率提高 40%，增强了对市场波动的应对能力。
3. 推动半导体制造的绿色化发展
Novellus Vector Express 在节能设计上表现突出，其反应室的热回收系统可将余热利用率提升至 80%，较传统设备能耗降低 30%；同时，气体回收装置使工艺气体的利用率提高至 95%，减少了有害气体排放。某绿色工厂认证项目显示，引入该设备后，单位芯片的碳排放降低 25%，符合全球半导体产业的碳中和趋势。
结语：效率驱动时代的薄膜沉积标杆
Novellus Vector Express 的核心价值，在于其通过技术创新重新定义了薄膜沉积的效率标准，在保证质量的前提下，将设备的吞吐量和灵活性提升到了新高度。它不仅是一款高性能的沉积设备，更是支撑芯片制造从 “大规模量产” 向 “高效柔性生产” 转型的关键工具，为成熟制程、功率器件、先进封装等领域的产能扩张和质量提升提供了有力支撑。
随着半导体产业对产能和成本的关注度持续提升，Vector Express 及后续迭代产品将继续以效率革新为核心，推动薄膜沉积技术向更高效、更精准、更绿色的方向发展，为半导体制造的可持续发展注入强劲动力。