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試工作。
“即將送往客戶企業進行大批量驗證。”華工激光副總經理王建剛介紹，這是繼華工科技完成核心部件全國產化的全自動晶圓激光切割設備和改質切割設備研發后，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。”張搖介紹，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合攻關，用了不到9個月完成研發。
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，經激光系統整形后，輻射晶圓背側金屬，在幾十到幾百納秒的時間內將晶圓表面加熱到1000℃以上，使得金屬與碳化硅晶圓間發生合金化反應，改善芯片電學性能。
“一片晶圓普遍需要上百萬次的‘整形’，才能形成高質量的晶圓。”張搖說，該設備平均單片耗時4分鐘，每小時產率可達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，目前設備整機國產化率超過80%，其中最核心的關鍵單元——激光光學整形系統，由華工科技100%自主研發完成。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。
