湖北日報全媒記者 劉宇 通訊員 游茁瑞 實習生 王同一

我在現(xiàn)場看攻關 高端裝備制造

在顯微鏡下放大50倍，看到晶圓上一個個方斑拼接完整、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，華工科技半導體研發(fā)實驗室里，工程師們剛完成一臺全自動碳化硅晶圓激光退火設備的調(diào)試工作。

“即將送往客戶企業(yè)進行大批量驗證?！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產(chǎn)化的全自動晶圓激光切割設備和改質(zhì)切割設備研發(fā)后，在第三代化合物半導體關鍵技術領域的又一重要突破。

晶圓退火，是半導體制造過程中的關鍵工序。過去，晶圓廠大多采用高溫爐管、快速熱退火等傳統(tǒng)退火技術，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新型退火方案?！睆垞u介紹，去年9月，該項目立項，華工科技與華中科技大學機械學院聯(lián)合攻關，用了不到9個月完成研發(fā)。

眼前這臺設備，正是通過最新的碳化硅晶圓激光退火技術，利用脈沖激光能量控制精準、瞬時脈沖能量高的特性，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，改善芯片電學性能。

“一片晶圓普遍需要上百萬次的‘整形’，才能形成高質(zhì)量的晶圓。”張搖說，該設備平均單片耗時4分鐘，每小時產(chǎn)率可達15片以上，比目前市面上同類退火設備多一倍以上，且光斑均一性高，品質(zhì)更好。

此外，進行晶圓背面激光退火時，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的同時，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，受熱影響的深度不超過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，整機效率提高了30%，成本較進口設備降低40%。”王建剛表示，目前設備整機國產(chǎn)化率超過80%，其中最核心的關鍵單元——激光光學整形系統(tǒng)，由華工科技100%自主研發(fā)完成。該設備性能已達到國際先進水平，效率更是高于國際先進水平。