超大规模集成电路用硅片产业化_刘浦锋

世界科学 ２０１３．６求 、 理想 ， 刘浦锋早有所闻 ，“ 陈猛最 打 动 人 的 是 他的理想 ， 他的理想就是在中国做自己的 8 英寸 、 12英寸的集成电路硅片 。 这种硅片是目前中国最欠缺的 ， 国家投入巨资在本领域进行产业化的研发 ， 但迄今为 止 仍 然 只 有 两 家 大 型 国 企 能 做 到 小 批 量 试样 ， 陈猛想改变这种现状 。 ”刘浦锋解释说 ， 目前中国需要的所有 8 英寸以上集成电路用硅片都是进口的 ， 而上海超硅希望从原料开始 、 从长晶 、 切片 、 磨片到抛光 、 清 洗 的 整 个生产过程都能独立完成 。 目前公司已经做到了切 、磨 、 抛等项能独立完成 ， 并 且 开 始 向 全 球 最 大 的 晶圆代工厂台积电供货 。因为志趣相投 ， 刘浦锋加盟了陈猛创立的上海超硅 。 一年多来 ， 刘博士参与了 2012 年国家投资重点产业振兴和技术改造专项 “ 高质量 LED 背光源关键 配 套 材 料 蓝 宝 石 基 片 产 业 化 的 技 术 改 造 项目 ” 以及松江区高新技 术 产 业 化 重 点 投 资 项 目 “ 集成电路用 8 英寸硅片再抛光规模化生产 ”， 作为项目的主要研发人员 ， 完成了其中重要工艺路线的形成及固化 。 此外 ， 刘博士还主持了公司直拉法 2 英寸 、 4 英寸蓝宝石晶棒生长项目 ， 成功生长出晶棒 ，质量达到国际先进水平 ， 通过了客户的认证 。谈 起 启 明 星 项 目 ， 小 刘 介 绍 说 ， 那 是 有 关 6 英寸蓝宝石的晶棒体生长的项目 ， 目前进展良好 ， 已经成功生长出 5 英寸蓝宝石晶棒 ， 正在为生长 6 英寸蓝宝石晶棒做相关设备的改造和工艺优化 。访问完刘浦锋在写稿的这几天时间里 ， 我蛮庆幸选对了人 ， 刘浦锋的经历 、 已取得的成就 ， 或许在启明星中算不上佼佼者 ， 但是他更愿意做一些对国家 、 对产业发展有实际 作 用 的 价 值 取 向 ， 他 对 中 外科研差距原因的分析 ， 都令我对这位 75 后启明星心生敬意 中国的明白 人 越 多 ， 愿 意 做 实 际 事 情 的人更多 ， 国家才更有希望 。期 待 日 后 有 机 会 再 来 记 录 这 位 普 通 而 真 正 优秀的年轻人的成长之路 。[江 世 亮采写 自 2013， 5， 25]● 目 前 国 内 企 业 生 产 的 硅 片 主 要 以 直 径4-6 英 寸 抛 光 片 为 主 ， 8 英 寸 抛 光 片 尚 不 能 实现大批量生产 ， 12 英寸抛光片更是只能在实验室制造 ， 远不能满足国内集成电路企业需求 。 我国硅抛光片无论从质量还是数量上来看 ， 与国际先进水平还存在很大的差距 。中国是全球集成电路发展最快的国家 ， 从 2007 年开始中国已是全球最大的集成电路消费市场 ， 但是自给率一直很低 （ 在 10％ -20 ％ 之间 ）， 大量集成电路需要进口 。 随着我国经济的持续发展 ， 越来越多的集成电路生产线逐步在我国建立 。 过去几年中国市场高速发展 ， 实际数据大大高于原始预测 。 据市场研究公司 IC Insights 最近的分析认为 ， 由于中国正在成为全球电子系统产品的制超大规模集成电路用硅片产业化刘 浦锋 （ 上海 超硅半 导 体有限 公 司 ）‖ 今日启明星 ‖55世界科学 ２０１３．６造大国 ， 预计 2013 年中国的集成电路市场规模有望超过达到 1 000 亿美元 ， 约占全球芯片市场的 35。自 宏 力 、 华 虹 项 目 以 来 ， 国 家 在 集 成 电 路 产 业布局方面倾注了极大的投资和扶持力度 ， 使我国集成电路 产 业 的 发 展 和 建 设 已 经 在 国 际 上 具 有 了 相当的规模 。 但迄今 ， 我国的集成电路配套企业尤其是硅片的制造还只能小批量生产 ， 远远落后于我国的 8 英寸及以上尺寸集成电路产业的发展 。 目前 ，世界上 200mm 硅抛光片的生产技术和市场主要集中在美 、 日 、 德等国 ， 基于多方面的考 虑 ， 国 际 上 就0.25μ m 及其以下线宽的硅片和芯片生产工艺对中国还是严格封锁的 。 也就是说自主研发超大规模集成电路产业所必需的硅芯片已成当务之急 。作为国内硅材料的新生力量之一 ， 上海超硅半导体有限公司 （ 下称超 硅 公 司 ） 立 志 于 改 变 上 述 局面 ， 近年来引进了国外 先 进 制 造 设 备 ， 以 适 应 日 益增长的国内外市场需要 ， 为我国微电子产业发展做贡献 ， 满足国内集成电路产业化发展的需要 。在完成设备引进 ， 整体收购了一条完整的 8 英寸硅片生产线后 ， 目前超硅公司可以实现从长晶 、切割 、 磨片 、 抛光到外延的全流程中国制造 （ 拥有国内最大的 8 英寸集成电路用硅片生产能力 ）， 项目达产后可实现 120 万片 8 英寸硅片的生产能力 ， 并可以拓展到 12 英寸硅片制造 。在 8 英寸硅片加工制造领域 ， 超硅公司已经聚集了一批资深专家与工程技术人员 ， 目前所拥有的国内第 一 条 也 是 唯 一 一 条 集 成 电 路 用 8 英 寸 硅 片再抛光生产线 ， 产品质 量 得 到 客 户 认 可 ， 稳 定 地 向台积电 、 苏州和舰以及新加坡 ST 供货 。 去年 ， 超硅公司获得台积电 “ 杰出供应商 ” 奖 ， 这是该领域大陆企业 7 年来唯一的奖项 。多年来 ， 通 过 对 引 进 技 术 的 升 级 、 改 造 、 提 升 ，超硅公司在硅片制造领域有了厚实的技术沉淀 ， 比如 ， 该公司的产业化攻 关 创 新 工 艺 技 术 路 线 ， 与 常规的硅片制备工艺相比 ， 其 8 英寸硅片生产线已具有适合中国集成电路企业环境需求的特点 硅片研磨工艺研究 硅片研磨可除去因切片 、磨削造成的锯痕及表面损伤层 ， 以改善硅片的平坦度 、 翘曲度和总厚度等精度 。 为减少硅片研磨量和提高硅片使用寿命 ， 在再生抛光工艺中采用特有的硅片研 磨 工 艺 ， 使 硅 片 研 磨 去 除 量 合 计 仅 为 几 微米 ， 大大降低后续腐蚀量 ， 从而提高硅片使用次数 。硅片蚀刻工艺的研究 经过切片和研磨 ， 硅片表面因加工应力会形成一层损伤层 ， 我们分别应用混合酸和碱两种腐蚀技术 ， 以去除表面损伤层 ， 使硅片表面 TTV 值小于 2μ m， 粗糙度收控 。抛光工艺的研究 抛光制造是最关键的工艺 ，使用特有的无蜡抛光技术 ， 实现 200mm 硅片化学机械单面抛光 ， 选择合理 的 加 工 温 度 、 压 力 与 旋 转 速度 ， 通过抛光可消除机械 、 化学伤害层 ， 改善硅片的表面粗糙度 ， 使单面抛光片 TTV2um,STIR0.5 μ m。清洗工艺的研究 在 10 级超净的环境下 ， 采用防静电技术 、 组合式兆声对抛光片进行最终清洗 ， 加上我们的清洗液专利配方 （ 超纯水 、 气体 、 化学试剂 ）经过滤器定期自动循环更换装置以及特殊的干燥技术 ， 实现了抛光片表面金属杂质含量为 1E10/cm2,颗粒 粒 径 0.125-0.172 μ 颗 粒 密 度 应 ≤ 100 个 /片 ， ≥0.2μ m 应 ≤ 10 个 /片的国际同类产品的先进指标 。硅片的质量测试研究 应用 ICP-MS 金属测试仪 、 AAS 硅片体金属含量测试仪和 KLA-Tencor SP1颗粒测试仪 ， 以及 200 TRTTSK 硅片参数测试仪等国际先进水平的检测仪器 ， 研究硅片表面缺陷及其缺陷分布 ， 分析工艺过 程 对 产 品 质 量 的 影 响 ， 以 确保硅片达到最好质量 。上海超硅的超大规模集成电路级别硅片项目 ，将在建 设 上 海 8 英 寸 硅 材 料 基 地 的 进 程 中 做 出 贡献 ， 填补上海乃至全国的 8 英寸集成电路硅片的产业空白 ， 旨在突破国内 8 英寸及以上集成电路产业发展的瓶颈 ， 为我国集成电路产业的发展奠定基础 ，使更多的企业加快产业升级换代 ， 提升技术水平 。目前 ， 超硅公司已经建立起完整的质量体系 ， 拥有ISO90012008 质量管理体系 ， ISO14001 环境体系和OHAS18001 健康体系 ， 拥有丰富的产品技术及制造管理和市场开拓能力 ， 并与 SMIC、 华虹 NEC、 台积电 、 苏州和舰等世界顶级微电子用户有密切的合作关系 。公司秉承 “ 团结协作 ， 诚信创新 、 高效稳定 ” 的企业文化理念 ， 坚持 “ 以人为本 ” 的管理理念 ， 坚持技术优先 ， 技术创新 ， 努力成为世界一流的硅片生产企业 。上 海 超 硅 人 有 这 样 一 个 理 想 “ 让 中 国 的 集 成电路企业用上做中国自己制造的 8 英寸 /12 英寸硅片 ”， 这一理想将一直激励我们努力向前 。[责任编辑 则 鸣 ]‖ 今日启明星 ‖56