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【晒晒咱的国之重器41】离子注入机：二十八纳米工艺实现全覆盖
本文转自：光明日报
作者：本报记者 崔兴毅
《光明日报》（ 2024年01月26日 01版）
【晒晒咱的国之重器41】
穿过制造中心入口的风淋系统，整条产线映入眼帘，一台台设备完成装配调试后，输送至各集成电路先进产线，参与“中国芯”制造。
这是什么高精尖设备？
“它们可是‘中国芯’制造的关键一环！”中国电科下属电科装备北京烁科中科信公司党支部书记、总经理李进指着生产线说，这是我们自主研制的国产离子注入机，是集成电路领域的关键设备。
“在芯片制造过程中，需要掺入不同种类的元素，按预定方式改变材料的电性能。这些元素以带电离子的形式被加速至预定能量并注入至特定半导体材料中，离子注入机就是执行这一掺杂工艺的芯片制造设备。”李进解释。
“它的工作原理是通过电磁场控制高速运动的离子，按照工艺要求的角度及深度以精准完成注入。”李进说，这个难度，不亚于以飞机飞行的速度完成一次侧方位停车。技术总师彭立波连忙补充：“这‘家伙’专业性强、涉及学科多、精密化程度高，极其复杂。”
有多复杂？
2.5万个零部件要7×24小时密切配合，让束流时刻保持着特定的高能量，精准地注入硅片的指定区域，不能有一丝卡顿……而这些，还只是离子注入机工程化的“基础套餐”。
集成电路产线上要比实验室的情况复杂得多，要实现极端严苛的要求，科研团队只能一个关卡接一个关卡地闯，其中有一项是实现高温注入——这是集成电路领域的先进工艺之一，需要连续突破关键部件研制及注入工艺达标两项难关，此前在国内无成功研制先例，是半导体制造领域的典型难题。
“时间紧，任务重，我们常常为了实现一个指标，反复验证计算。”李进说，前前后后对整个温控流程进行数十次仿真验证，最终实现了在目标温度下，设备仍能对晶圆均匀吸附，且能够保障高效稳定的传输目标，这项技术已在集成电路产线上得到成功验证。
设备有了，如何让它真正运转起来？
这就要说到当前芯片应用领域中覆盖面最广的制程——28纳米，这也是离子注入机必须打通的工艺节点。
“28纳米是注入工序中需求最多及生命周期最长的节点，对注入角度、注入剂量精度有严格要求。注入期间，设备软硬件要紧密配合，需根据不同注入区域实时对注入剂量进行调整，稍有偏颇，良率将达不到产线要求。”李进说。
可喜的是，科研团队已连续突破光路、控制、软件等关键模块的核心技术，形成中束流、大束流、高能及第三代半导体等全系列离子注入机产品格局，并实现28纳米工艺全覆盖，保障了“中国芯”的生产制造！
（本报记者 崔兴毅）
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快照生成时间：2024-01-26 05:45:08
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