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快速熱處理設(shè)備的回顧與展望

作者:admin 來(lái)源: 日期:2012-4-24 9:27:44 人氣: 標(biāo)簽:熱處理設(shè)備 回顧 展望
“RHT系列半導(dǎo)體快速熱處理設(shè)備”是微電子所研制開(kāi)發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。該設(shè)備已獲1項(xiàng)美國(guó)專利、4項(xiàng)中國(guó)專利、1項(xiàng)日本專利,1990、1991年先后獲得國(guó)家發(fā)明二等獎(jiǎng)和中國(guó)專利金獎(jiǎng),目前廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)大規(guī)模集成電路、Ⅲ-V族化合物半導(dǎo)體、微機(jī)械的研制與生產(chǎn)中,1997年還獲得德國(guó)CE認(rèn)證,取得了進(jìn)入歐共體市場(chǎng)的準(zhǔn)入證。幾年來(lái),已生產(chǎn)銷售三十多臺(tái),為國(guó)家節(jié)省外匯一千多萬(wàn)美元,不僅滿足了國(guó)內(nèi)科研院所、大專院校、生產(chǎn)廠家的需求,而且還出口美國(guó)等地,取得了明顯的社會(huì)效益和一定的經(jīng)濟(jì)效益。

  回顧這一設(shè)備的研制,首先是國(guó)家科技攻關(guān)的成果,其次還是發(fā)明者、研制者的愛(ài)國(guó)心、事業(yè)心和持之以恒爭(zhēng)創(chuàng)民族品牌的結(jié)晶。

  國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目國(guó)際先進(jìn)水平

  制作深亞微米特征尺寸的超大規(guī)模集成電路,關(guān)鍵要獲得極淺的PN結(jié)。改變離子注入的能量,即可控制結(jié)深。但離子注入后,采用傳統(tǒng)的擴(kuò)散爐高溫長(zhǎng)時(shí)間退火工藝,會(huì)造成注入離子的嚴(yán)重再擴(kuò)散;只有快速熱處理工藝的高溫短時(shí)間退火,才能既保持離子注入原有的分布,又滿足超大規(guī)模集成電路的要求。

  早在“六五”期間,錢(qián)佩信教授在德國(guó)取得優(yōu)異成績(jī)回國(guó)后,就將“離子注入退火”列入了“六五”國(guó)家科技攻關(guān)的子課題。在當(dāng)時(shí)微電子所所長(zhǎng)李志堅(jiān)教授的支持下,錢(qián)佩信教授帶領(lǐng)一批骨干,從無(wú)到有建立了一套有別于傳統(tǒng)思路的采用射頻感應(yīng)加熱石墨板作為紅外輻射熱源的快速退火實(shí)驗(yàn)裝置。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)研究、分析測(cè)試,獲得了滿意的預(yù)期效果。在此基礎(chǔ)上,發(fā)明了RHT系列半導(dǎo)體紅外快速熱處理技術(shù)和設(shè)備,采用射頻感應(yīng)扁平石墨方腔作為平面輻射熱源,快速加熱其間的半導(dǎo)體片。鑒于這項(xiàng)技術(shù)在溫度均勻性、快速加熱穩(wěn)定性、可靠性、可重復(fù)性等方面,都優(yōu)于國(guó)外當(dāng)時(shí)流行的燈管式條形光源退火爐,因此申請(qǐng)了發(fā)明專利,進(jìn)行了小批量3英寸硅片手動(dòng)快速退火爐的生產(chǎn)。

  為了開(kāi)發(fā)成自動(dòng)化的快速熱處理設(shè)備,這項(xiàng)技術(shù)又列入“七五”國(guó)家科技攻關(guān)“光退火設(shè)備”項(xiàng)目。在90年代初開(kāi)發(fā)出第一臺(tái)全自動(dòng)4英寸硅片快速熱處理設(shè)備,通過(guò)了電子部和國(guó)家教委主持的產(chǎn)品設(shè)計(jì)定型鑒定及專家驗(yàn)收。此后,又進(jìn)行了批量生產(chǎn)。在“八五”期間,它又被列入“國(guó)家科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃項(xiàng)目”。

  爭(zhēng)創(chuàng)民族品牌堅(jiān)信美好未來(lái)

  隨著ULSI特征線寬的減少,用快速退火爐替代傳統(tǒng)擴(kuò)散爐工藝是必然趨勢(shì),快速熱處理設(shè)備具有至少十多年的技術(shù)壽命。因此,應(yīng)該靠我們自己的力量,將這一具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的攻關(guān)成果產(chǎn)業(yè)化,開(kāi)發(fā)成產(chǎn)品,與國(guó)外燈光型設(shè)備競(jìng)爭(zhēng)。為此,我校于1990年底與香港共同投資創(chuàng)辦了北京華興微電子有限公司,承擔(dān)RHT設(shè)備的二次開(kāi)發(fā)任務(wù)。

  國(guó)際快速熱處理技術(shù)的發(fā)展非常迅速,現(xiàn)在不僅直徑200~300毫米硅片工藝線已離不開(kāi)快速熱處理技術(shù),而且還開(kāi)發(fā)了快速加熱鍺硅外延系統(tǒng)。由于鍺硅/硅異質(zhì)結(jié)薄膜材料是新一代的硅基材料,該材料制作的高性能異質(zhì)結(jié)晶體管(HBT)可替代移動(dòng)通訊領(lǐng)域GaAs微波功率器件,具有廣闊的應(yīng)用前景。在國(guó)家自然科學(xué)基金和“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃的資助下,科研人員又利用RHT技術(shù)開(kāi)發(fā)成功“紅外快速加熱高真空鍺硅化學(xué)氣相外延系統(tǒng)”。該系統(tǒng)在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用內(nèi)外腔、石英方腔生長(zhǎng)室及石墨加熱器,在國(guó)際上屬獨(dú)創(chuàng),達(dá)到世界先進(jìn)水平。今年1月21日,這一成果通過(guò)了教育部主持的技術(shù)鑒定。用該設(shè)備生長(zhǎng)的直徑100毫米SiGe/Si薄膜材料,已研制出性能良好的SiGe HBT。

  對(duì)于發(fā)展300毫米硅片快速退火技術(shù),RHT設(shè)備加熱腔結(jié)構(gòu)所固有的溫度均勻性顯示出其獨(dú)特的優(yōu)越性。國(guó)家經(jīng)貿(mào)委提出了實(shí)現(xiàn)該裝備國(guó)產(chǎn)化的政策,上海和北京都已規(guī)劃要新建多條超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)線,這給鍺硅外延爐、半導(dǎo)體快速熱處理設(shè)備創(chuàng)造了很大的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。我們要抓住機(jī)遇,通過(guò)市場(chǎng)機(jī)制,引入風(fēng)險(xiǎn)投資,開(kāi)發(fā)新的RHT設(shè)備,爭(zhēng)創(chuàng)民族品牌,使RHT技術(shù)與設(shè)備不僅占領(lǐng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng),模具培訓(xùn)而且出口到國(guó)際市場(chǎng),為國(guó)家爭(zhēng)光,為民族爭(zhēng)氣。

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