北京开发区:“亦庄创造”填补国产IC设备空白

发布时间:2018-06-06 来源:北京开发区 

  “长春客户CMP设备发货啦”、“为所庆60周年献礼”的横幅挂在即将“出征”的运输车上,显得格外抢眼。5月28日,中国电子科技集团公司第45研究所自主研发的200mm CMP商用机,打包发往长春某客户。标志着中电科电子装备集团有限公司(以下简称“电科装备”)CMP设备在产业化道路上迈出坚实一步,顺利打开CMP设备国内市场,提升了在该领域的主动权和话语权,增强了国产装备在集成电路领域的影响力。这也是国产200mm CMP设备经历集成电路大生产线验证后,正式以整机产品形式交付用户,成功填补了国产CMP设备市场化应用的空白。随着CMP设备的应用,也标志着电科装备形成了包括集成电路装备在内的四大领域、17个子领域、78类产品,有力支撑了集成电路自主保障和军民融合发展。
  重大突破 芯片高端装备再添利器
  一大早,被包裹得严严实实的设备被安放在车上,电科装备公司董事长、党委书记刘济东与电科装备45所领导班子成员、CMP设备事业部的工作人员伸出大拇指在运输车前合影留念。几分钟后,这个凝聚了大家心血的“宝贝疙瘩”将被送往位于长春的某厂家,承担芯片制造和封装等重任。工作人员内心掩饰不住的激动溢于言表,在过去很长一段时间里,CMP设备攻关团队办公室常常灯火通明,研发人员舍“小家”为“大家”,为保证设备按期交付共同奋斗。
  就在前几天,国产200mm CMP商业机已经按照计划节点完成机械和电气部分的组装调试,同时完成了软件调试与“马拉松”式的稳定性调试,通过技术不断改进,实现了整机系统联动性能的重大突破。“CMP设备攻关团队秉承集团公司‘责任 创新 卓越 共享’的核心价值观及电科装备‘一二三三’发展战略,实现了高端装备国产化的突破,表明电科装备加入到国内集成电路先进设备供应商的行列。”公司副总经理、45所常务副所长景璀说。
  CMP设备,也叫化学机械抛光设备,是集成电路制造领域的七大关键设备之一。它的原理是利用抛光液化学刻蚀和抛光垫机械摩擦的综合平衡作用,对晶圆表面材料进行精细去除。在集成电路制造中,CMP首先被用于芯片制造前道工艺的平坦化、器件隔离、器件构造,其次在芯片制造后道工艺的金属互连也需使用。同时,CMP在集成电路3D封装TSV工艺中也是关键的工艺手段。正是因为具有相对多样且关键的应用,CMP已经成为集成电路制造中的标准工艺和核心装备。
  据了解,2017年11月,200mm CMP商用机的验证机在完成测试后,发往中芯国际天津公司进行上线验证。熟悉半导体制造的人都十分清楚,一台新设备要想进入大生产线将面临什么样的难度,从样片提供、现场支持、工艺指导、移机协调,到3000片、5000片、1万片的离线工艺验证,在设备搬进去后还要对设备进行一系列测试调整,在这些测试调整全部符合工艺参数的情况下,晶圆厂还要先用它做产品流片,在被产品验证之后,才会真正放到大生产线上,进行大生产化。在半年多的时间里,CMP验证机接受了大生产的考验,这为该型设备朝产业化方向迈出了关键一步。
  景璀说,更令人惊喜的是,此次中芯国际与电科装备在工作中的高频互动,相互协调,逐步探索建立起了一套有效的协同机制,这个机制的建立其中蕴含的意义更加重大。
  多点发力 多项技术成果得到应用
  当前以信息技术为核心的新一代科技革命和产业变革正在蓬勃兴起,我国集成电路年进口额超过2000亿美元,几乎达到原油进口额的2倍,不仅让国外公司卡住了诸多产业的咽喉,也使中国的商业机密和国防信息存在被窃取的可能。集成电路制造装备具有技术密集、资金密集、人才密集等特点,是关乎国民经济和国防安全的大国重器。
  电科装备重点突破了集成电路七大关键设备光刻、刻蚀、扩散、离子注入、薄膜、CMP、金属化中的离子注入机和CMP,在一条标准12英寸集成电路生产线中,离子注入机和CMP设备占比达到1/5。
  近年来,电科装备不断加大研发投入,重点突破中束流、低能大束流和高能离子注入机关键技术,产线技术已覆盖90-28nm工艺节点。建成了符合SEMI标准的产业化平台和企业博士后科研工作站,有力支撑了离子注入机的研发与产业化。
  离子注入机是整个集成电路制造过程中最复杂的设备之一,可以实现注入离子浓度、深度等参数的纳米级精确控制。作为国内唯一一家集离子注入机研发、制造、服务于一体的高科技企业,先后承担离子注入机领域三个国家重大科技项目,突破了中束流、低能大束流和高能离子注入机系列装备高品质离子束引出、束流均匀性控制、束流能量控制、金属污染控制等关键技术。据了解,中束流离子注入机已经有4台同型机在中芯国际实现了稳定量产,到目前为止,累计量产接近300万片,设备稳定性和产能已经非常接近国外先进水平。
  目前集成电路正向着高集成度、深亚微米发展,进入90nm工艺节点以后,集成电路制造必须使用铜互联技术,电科装备迎难而上,两端发力。在承担“十二五”02专项12英寸28-14nm CMP设备研制项目的同时,面向国内市场的紧迫需求,自主投入研制8英寸CMP商用设备,形成12英寸、8英寸设备研发齐头并进、相互支撑的局面。
  而占制造工序总量20%-30%的湿法工艺设备,是集成电路生产线用量最多的关键设备之一,对集成电路制造良率提升具有重要意义。据介绍,电科装备重点突破湿法设备的工艺适应性和化学液温度、浓度、均匀性等工艺参数控制技术难点,形成了湿法工艺设备系列产品,目前电科装备是国内最大的半导体湿法工艺设备供应商,产品在集成电路、功率半导体、半导体照明、电子级硅料等领域广泛应用,具备年产1000台(套)的科研生产能力。
  除此之外,电科装备在最核心的减薄、划片、倒装、键合四类设备局部成套能力,达到国内领先、国际先进水平。
  在国家“02科技重大专项”支持下,自主研发的8英寸晶圆减薄设备可将晶圆厚度减薄至100微米,碎片率在万分之三以下,12英寸晶圆减薄抛光一体机技术更先进、能力更强,可将更大的12英寸晶圆进一步减薄至50微米。
  升级制造 未来瞄准装备智能化
  电科装备联合国内有关设备厂家,承担起整线装备国产化的重任。截至目前,电科装备自主研制的20余种微组装设备达到国际先进水平,制定了微组装关键工艺设备通用规范和行业标准108项,改变了我国雷达用T/R组件微组装设备依赖进口的现状,先后为众多军工科研生产骨干单位提供了多条生产线。
  同时,围绕5G通信、相控阵雷达、智能电网等军民应用领域第三代半导体器件制造需求,电科装备已形成了第三代半导体设备局部成套能力,并广泛应用。电科装备还将军工装备核心技术应用于平板显示、光伏、半导体照明、动力锂电池等关键设备、工艺及相关产业,取得较好成效。
  为践行“中国制造2025”战略,推动装备成套化、智能化、系统化发展。2015年以来,电科装备先后建成了国内首个高效PERC光伏电池智能制造示范线、首个微电子陶瓷器件数字化车间,并双双入选工信部智能制造试点示范名单。高效光伏电池智能生产线,可减少生产人员70%以上,提高生产效率20%,降低运营成本30%,降低产品不良品率30%,提高能源利用率15%,产线设备国产化率达90%以上。微电子陶瓷器件数字化车间可提高生产效率30%,降低运营成本20%,降低产品不良品率20%,减少生产人员50%以上,产线设备国产率达95%以上。
  刘济东表示,未来,电科装备着力铸就集成电路高端装备国芯基石,着力突破装备数字化、网络化制造,实现装备智能化升级,以自主装备为基础、以智能制造为核心,积极投身“中国制造2025”,为建设科技强国、质量强国、航天强国、网络强国、交通强国、数字中国、智慧社会做出新贡献。

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