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快速熱處理設備的回顧與展望

作者:admin 來(lái)源: 日期:2012-4-24 9:27:44 人氣: 標簽:熱處理設備 回顧 展望
“RHT系列半導體快速熱處理設備”是微電子所研制開(kāi)發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品。該設備已獲1項美國專(zhuān)利、4項中國專(zhuān)利、1項日本專(zhuān)利,1990、1991年先后獲得國家發(fā)明二等獎和中國專(zhuān)利金獎,目前廣泛應用于國內大規模集成電路、Ⅲ-V族化合物半導體、微機械的研制與生產(chǎn)中,1997年還獲得德國CE認證,取得了進(jìn)入歐共體市場(chǎng)的準入證。幾年來(lái),已生產(chǎn)銷(xiāo)售三十多臺,為國家節省外匯一千多萬(wàn)美元,不僅滿(mǎn)足了國內科研院所、大專(zhuān)院校、生產(chǎn)廠(chǎng)家的需求,而且還出口美國等地,取得了明顯的社會(huì )效益和一定的經(jīng)濟效益。

  回顧這一設備的研制,首先是國家科技攻關(guān)的成果,其次還是發(fā)明者、研制者的愛(ài)國心、事業(yè)心和持之以恒爭創(chuàng )民族品牌的結晶。

  國家攻關(guān)項目國際先進(jìn)水平

  制作深亞微米特征尺寸的超大規模集成電路,關(guān)鍵要獲得極淺的PN結。改變離子注入的能量,即可控制結深。但離子注入后,采用傳統的擴散爐高溫長(cháng)時(shí)間退火工藝,會(huì )造成注入離子的嚴重再擴散;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(mǎn)足超大規模集成電路的要求。

  早在“六五”期間,錢(qián)佩信教授在德國取得優(yōu)異成績(jì)回國后,就將“離子注入退火”列入了“六五”國家科技攻關(guān)的子課題。在當時(shí)微電子所所長(cháng)李志堅教授的支持下,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思路的采用射頻感應加熱石墨板作為紅外輻射熱源的快速退火實(shí)驗裝置。經(jīng)過(guò)反復實(shí)驗研究、分析測試,獲得了滿(mǎn)意的預期效果。在此基礎上,發(fā)明了RHT系列半導體紅外快速熱處理技術(shù)和設備,采用射頻感應扁平石墨方腔作為平面輻射熱源,快速加熱其間的半導體片。鑒于這項技術(shù)在溫度均勻性、快速加熱穩定性、可靠性、可重復性等方面,都優(yōu)于國外當時(shí)流行的燈管式條形光源退火爐,因此申請了發(fā)明專(zhuān)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)化的快速熱處理設備,這項技術(shù)又列入“七五”國家科技攻關(guān)“光退火設備”項目。在90年代初開(kāi)發(fā)出第一臺全自動(dòng)4英寸硅片快速熱處理設備,通過(guò)了電子部和國家教委主持的產(chǎn)品設計定型鑒定及專(zhuān)家驗收。此后,又進(jìn)行了批量生產(chǎn)。在“八五”期間,它又被列入“國家科技成果重點(diǎn)推廣計劃項目”。

  爭創(chuàng )民族品牌堅信美好未來(lái)

  隨著(zhù)ULSI特征線(xiàn)寬的減少,用快速退火爐替代傳統擴散爐工藝是必然趨勢,快速熱處理設備具有至少十多年的技術(shù)壽命。因此,應該靠我們自己的力量,將這一具有自主知識產(chǎn)權的攻關(guān)成果產(chǎn)業(yè)化,開(kāi)發(fā)成產(chǎn)品,與國外燈光型設備競爭。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RHT設備的二次開(kāi)發(fā)任務(wù)。

  國際快速熱處理技術(shù)的發(fā)展非常迅速,現在不僅直徑200~300毫米硅片工藝線(xiàn)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。由于鍺硅/硅異質(zhì)結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,具有廣闊的應用前景。在國家自然科學(xué)基金和“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)計劃的資助下,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”。該系統在總體結構設計上采用內外腔、石英方腔生長(cháng)室及石墨加熱器,在國際上屬獨創(chuàng ),達到世界先進(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。用該設備生長(cháng)的直徑100毫米SiGe/Si薄膜材料,已研制出性能良好的SiGe HBT。

  對于發(fā)展300毫米硅片快速退火技術(shù),RHT設備加熱腔結構所固有的溫度均勻性顯示出其獨特的優(yōu)越性。國家經(jīng)貿委提出了實(shí)現該裝備國產(chǎn)化的政策,上海和北京都已規劃要新建多條超大規模集成電路生產(chǎn)線(xiàn),這給鍺硅外延爐、半導體快速熱處理設備創(chuàng )造了很大的國內市場(chǎng)。我們要抓住機遇,通過(guò)市場(chǎng)機制,引入風(fēng)險投資,開(kāi)發(fā)新的RHT設備,爭創(chuàng )民族品牌,使RHT技術(shù)與設備不僅占領(lǐng)國內市場(chǎng),模具培訓而且出口到國際市場(chǎng),為國家爭光,為民族爭氣。

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