2022年12月9日,集成电路学院拟购的“常规快速退火系统、磁控溅射台(金属)、电感耦合等离子刻蚀机、等离子去胶机、等离子增强化学气相淀积系统、等离子增强原子层淀积设备、低压化学汽相淀积系统、高密度等离子刻蚀机(两套)、高压水洗版机(单片式掩模版清洗机)、化学机械抛光系统(介质polySi/介质金属)、激光隐形切割机、晶圆湿法处理系统、四管扩散炉、原子层沉积系统、匀胶显影系统”等十六套设备通过购置可行性论证。会议由实验室与设备管理部副部长周勇义主持。
1.拟购的“常规快速退火系统”是一套在短的时间内将整个硅片加热至200~1300℃湿度范围内的系统,该系统配备全自动机械手传片系统,可实现片盒到片盒全自动操作。拟购置的快速退火系统是工艺平台的基础能力设备,主要用于下一代小尺寸集成电路器件浅结激活。
2.拟购的“磁控溅射台(金属)”是一套用于各种金属薄膜的沉积系统,所制薄膜可用于微机电系统器件的电极层、功能层等,该设备每个工艺腔室及传输腔室为独立腔室,配置独立的真空泵(分子泵或冷泵),每个腔室配置独立的真空计及阀门等。拟购置的金属溅射台是工艺平台的基础能力设备,主要用于满足微纳工艺校级平台前瞻性集成电路器件教学科研对Ti,Al金属材料制备需求。
3.拟购的“电感耦合等离子刻蚀机”是一套在真空环境下,利用等离子体对基片表面轰击刻蚀的系统。该系统采用超高密度等立体源,刻蚀速率高、均匀性好,颗粒控制能力优异,易维护,性能稳定。拟购置的等离子刻蚀机是工艺平台的基础能力设备,主要用于多晶硅、介质层等多种材料各向异性或各向同性刻蚀工艺。
4.拟购的“等离子去胶机”是一套用于半导体等薄膜加工工艺中各种光刻胶的干燥去除、基板的清洗、电子元器件的启封等的设备。拟购置的等离子去胶机是工艺平台的基础能力设备,是高精度图形化工艺重要辅助设备,用于图形转移工艺前光刻胶底膜去除及工艺后掩膜去除。
5.拟购的“等离子增强化学气相淀积系统”是一套半导体薄膜材料制备和其他材料薄膜的制备的系统,该系统在沉积室利用辉光放电使其电离后在衬底上进行化学反应沉积。拟购置的等离子增强化学气相淀积系统是工艺平台的基础能力设备,主要用于先进集成电路器件介质薄膜制备和多层布线。
6.拟购的“等离子增强原子层淀积设备”是一套特殊的原子层沉积系统,该系统引入高活性等离子体,降低沉积温度,提升薄膜质量,提高沉积率。拟购设备是工艺平台的基础能力设备,主要用于先进集成电路器件高K介质材料超薄膜制备。
7.拟购的“低压化学汽相淀积系统”是一套将含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室,在衬底表面发生化学反应生成薄膜的系统。拟购置的低压化学汽相淀积系统是工艺平台的基础能力设备,主要用于SiO2,SiN等介质薄膜和PolySi等功能薄膜制备。
8.拟购的“高密度等离子刻蚀机”(两套)是一套利用等离子体对基片表面轰击形成图形的系统。其原理是暴露在电子区域的气体形成等离子体,由此产生的电离气体和释放高能电子组成的气体,从而形成了等离子或离子,电离气体原子通过电场加速时,会释放足够的力量与表面驱逐力紧紧粘合材料或蚀刻表面。拟购两套设备是工艺平台的基础能力设备,其一主要用于多晶硅材料高精度各向异性图形转移工艺,其二主要用于金属、氧化物等材料低线宽损失图形转移。
9.拟购的“高压水洗版机(单片式掩模版清洗机)”是一套清洁晶圆片和掩模版的设备。拟购置的高压水洗板机是工艺平台的基础能力设备,主要用于紫外光刻工艺中,光刻版前处理,提升平台图形化工艺能力水平。
10.拟购的“化学机械抛光系统(介质polySi/介质金属)”是一套利用化学、机械的方法对样品进行平坦化整平的系统。拟购设备是工艺平台的基础能力设备,主要用于前瞻性集成电路器件集成化工艺产前验证研究。
11.拟购的“激光隐形切割机”是一套利用激光对样品进行切割的设备。其原理是将脉冲激光的单脉冲通过光学成型,通过材料表面聚焦于材料内部,聚焦区域能量密度高,形成多光子吸收非线性吸收效应,导致材料变形出现裂纹。各激光脉冲等距作用可以形成等距损伤,在材料内部形成变质层。在变质层中,材料的分子结合被破坏,材料的连接减弱,容易分离。拟购设备是工艺平台的基础能力设备,主要用于满足产业工程师实训和产业化技术研发,对晶圆干法裂片和无碎屑划片需求,降低颗粒污染和结构粘连风险。
12.拟购的“晶圆湿法处理系统”是一套用于清洗、腐蚀、甩干及工艺炉管清洗的系统,是集成电路器件制造中氧化、扩散、合金、退火、LPCVD、PVD等。该系统由石英炉管清洗机(带石英炉管存放柜),双槽双QDR兆声清洗机,酸碱腐蚀机,最高转速≥3000rpm的晶圆甩干机组成。拟购设备是工艺平台的基础能力设备,重点满足微纳工艺校级公共平台产业工程师实训,前瞻器件工艺集成化产前验证及技术研发需求,是集成电路器件加工过程中扩散、CVD等工艺必备配套能力。
13.拟购的“四管扩散炉”是一套对硅片进行扩散、氧化、退火、合金等进行工艺加工的设备。主要由扩散炉加热炉体、气源系统、控制系统、超净化操作系统组成。拟购设备是工艺平台的基础能力设备,主要用于提升集成电路器件加工过程中注入激活、掺杂、退火、表面改性、硬掩膜制备、合金等工艺。
14.拟购的“原子层沉积系统”是一套通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应器并在沉积基体上化学吸附并反应而形成沉积膜的设备。拟购系统是工艺平台基础能力设备,主要用于先进集成电路器件高K介质材料超薄膜制备。
15.拟购的“匀胶显影系统”是一套用于半导体、硅片、晶片、基片、导电玻璃等工艺,制版的表面显影的系统。拟购系统是工艺平台的基础能力设备,重点满足产业工程师实训及产业化技术研发需求,提升图形化及图形转移工艺配套能力。
专家组认为申请人所在北京大学微纳工艺校级公共平台是新工科建设的重要基础研究设施之一,是支撑集成电路和光电子等国家重点实验室建设,完成世界一流教学科研工作的保证;也是充实集成电路产教融合平台能力,为产业人才提供更高水平高质量培训的具体举措。上述十六套设备的购置将对北京大学的集成电路相关教学科研能力建设有重要作用。
专家组一致同意通过上述十六套设备的可行性论证,其经费来源为“教育部贴息贷款经费”。由集成电路学院张大成教授申请购置。设备购置经费已落实,运行经费有保障。设备购置后将用于微纳工艺校级公共平台的教学科研工作,提供深度了解微纳工艺、实施环境和相关动力系统的科普环境,预计年使用机时均为1800小时。可行性论证专家组由中国科学院半导体研究所杨富华研究员,中国科学院微电子研究所李俊峰研究员,清华大学物理系李群庆研究员,上海交通大学微纳电子学系程秀兰研究员,北京大学物理学院肖云峰教授,集成电路学院赵前程教授级高级工程师、黎明教授组成。