湖北日?qǐng)?bào)全媒記者 劉宇 通訊員 游茁瑞 實(shí)習(xí)生 王同一
我在現(xiàn)場(chǎng)看攻關(guān) 高端裝備制造
在顯微鏡下放大50倍，看到晶圓上一個(gè)個(gè)方斑拼接完整、表面形貌分布均勻，工程師張搖松了口氣，揉了揉酸澀的眼睛。
8月22日，華工科技半導(dǎo)體研發(fā)實(shí)驗(yàn)室里，工程師們剛完成一臺(tái)全自動(dòng)碳化硅晶圓激光退火設(shè)備的調(diào)試工作。
“即將送往客戶(hù)企業(yè)進(jìn)行大批量驗(yàn)證?！比A工激光副總經(jīng)理王建剛介紹，這是繼華工科技完成核心部件全國(guó)產(chǎn)化的全自動(dòng)晶圓激光切割設(shè)備和改質(zhì)切割設(shè)備研發(fā)后，在第三代化合物半導(dǎo)體關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的又一重要突破。
晶圓退火，是半導(dǎo)體制造過(guò)程中的關(guān)鍵工序。過(guò)去，晶圓廠大多采用高溫爐管、快速熱退火等傳統(tǒng)退火技術(shù)，效率不高、退火范圍不可控，均勻性得不到保證，且容易使已完成的工藝受到影響。
“我們一直在探索一種局域化微納米級(jí)新型退火方案?！睆垞u介紹，去年9月，該項(xiàng)目立項(xiàng)，華工科技與華中科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院聯(lián)合攻關(guān)，用了不到9個(gè)月完成研發(fā)。
眼前這臺(tái)設(shè)備，正是通過(guò)最新的碳化硅晶圓激光退火技術(shù)，利用脈沖激光能量控制精準(zhǔn)、瞬時(shí)脈沖能量高的特性，經(jīng)激光系統(tǒng)整形后，輻射晶圓背側(cè)金屬，在幾十到幾百納秒的時(shí)間內(nèi)將晶圓表面加熱到1000℃以上，使得金屬與碳化硅晶圓間發(fā)生合金化反應(yīng)，改善芯片電學(xué)性能。
“一片晶圓普遍需要上百萬(wàn)次的‘整形’，才能形成高質(zhì)量的晶圓?！睆垞u說(shuō)，該設(shè)備平均單片耗時(shí)4分鐘，每小時(shí)產(chǎn)率可達(dá)15片以上，比目前市面上同類(lèi)退火設(shè)備多一倍以上，且光斑均一性高，品質(zhì)更好。
此外，進(jìn)行晶圓背面激光退火時(shí)，要求不能影響到正面已完成工藝，這意味著晶圓背面在經(jīng)歷上千攝氏度高溫考驗(yàn)的同時(shí)，另一面溫度則要小于100℃。
要求有多高？張搖舉例，在晶圓表面被加熱到上千攝氏度時(shí)，受熱影響的深度不超過(guò)5微米，也就是不到一根頭發(fā)絲的十分之一。
“退火均勻性提升至95%以上，整機(jī)效率提高了30%，成本較進(jìn)口設(shè)備降低40%?！蓖踅▌偙硎?，目前設(shè)備整機(jī)國(guó)產(chǎn)化率超過(guò)80%，其中最核心的關(guān)鍵單元——激光光學(xué)整形系統(tǒng)，由華工科技100%自主研發(fā)完成。該設(shè)備性能已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，效率更是高于國(guó)際先進(jìn)水平。
