科技部考察组到华海清科公司调研

  近日,国家科技部重大专项办公室副巡视员、02专项办公室副主任邱钢一行到华清清科公司调研。

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  调研组参观了正在运行的抛光机,以及处于组装阶段的关键机台部件,听取了华海清科近期发展成果介绍并参观了华海清科展厅,进一步了解华海清科的发展历程、资质荣誉、专利成果等方面情况。随后召开了座谈会,就华海清科承担02专项的进展、产品研发、市场拓展、厂房规划建设、未来发展等方面情况进行了深入探讨交流。

“长春客户CMP设备发货啦”、“为所庆60周年献礼”的横幅挂在即将“出征”的运输车上,显得格外抢眼。5月28日,中国电子科技集团公司第45研究所自主研发的200mm
CMP商用机,打包发往长春某客户。这也是国产200mm
CMP设备经历集成电路大生产线验证后,正式以整机产品形式交付用户,成功填补了国产CMP设备市场化应用的空白。标志着中电科电子装备集团有限公司CMP设备在产业化道路上迈出坚实一步,顺利打开CMP设备国内市场,提升了在该领域的主动权和话语权,增强了国产装备在集成电路领域的影响力。

28nm离子注入机在中芯国际12英寸生产线现场

  华海清科独立设计并研制了更为独特的CMP单元架构、更为精确稳定的压力分区控制技术、更为先进的终点检测及在线实时监测系统,有效提升CMP设备性能,提高国产CMP设备核心竞争力。

随着CMP设备的应用,也标志着电科装备形成了包括集成电路装备在内的四大领域、17个子领域、78类产品,有力支撑了集成电路自主保障和军民融合发展。

200mmCMP设备进入中芯国际生产线进行工艺验证

  中芯北方集成电路制造(北京)有限公司、中芯国际集成电路制造(天津)有限公司、清华控股、清华控股华控基石基金等企业领导参与调研。津南区、咸水沽镇政府领导陪同调研。

重大突破,芯片高端装备再添利器

PERC高效光伏电池智能制造生产线核心智能装备国产化率达91.8%

一大早,被包裹得严严实实的设备被安放在车上,电科装备公司董事长、党委书记刘济东与电科装备45所领导班子成员、CMP设备事业部的工作人员伸出大拇指在运输车前合影留念。几分钟后,这个凝聚了大家心血的“宝贝疙瘩”将被送往位于长春的某厂家,承担芯片制造和封装等重任。工作人员内心掩饰不住的激动溢于言表,在过去很长一段时间里,CMP设备攻关团队办公室常常灯火通明,研发人员舍“小家”为“大家”,为保证设备按期交付共同奋斗。

日前,中电科电子装备集团有限公司传来好消息,自主研发的国内首台中束流离子注入机在中芯国际大生产线上稳定流片逾200万,首台200mmCMP设备实现了销售。这是电科装备承担“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”科技重大专项所取得重大成果的缩影。

就在前几天,国产200mm
CMP商业机已经按照计划节点完成机械和电气部分的组装调试,同时完成了软件调试与“马拉松”式的稳定性调试,通过技术不断改进,实现了整机系统联动性能的重大突破。“CMP设备攻关团队秉承集团公司‘责任
创新 卓越
共享’的核心价值观及电科装备‘一二三三’发展战略,实现了高端装备国产化的突破,表明电科装备加入到国内集成电路先进设备供应商的行列。”公司副总经理、45所常务副所长景璀说。

9年间,电科装备共承担了02专项“90—65nm大角度离子注入机研发及产业化”“封装设备关键部件与核心技术”“45—22nm低能大束流离子注入机研发及产业化”“28—14nm抛光设备及成套工艺、材料产业化”“300mm超薄晶圆减薄抛光一体机研发与产业化”等项目。

CMP设备,也叫化学机械抛光设备,是集成电路制造领域的七大关键设备之一。它的原理是利用抛光液化学刻蚀和抛光垫机械摩擦的综合平衡作用,对晶圆表面材料进行精细去除。在集成电路制造中,CMP首先被用于芯片制造前道工艺的平坦化、器件隔离、器件构造,其次在芯片制造后道工艺的金属互连也需使用。同时,CMP在集成电路3D封装TSV工艺中也是关键的工艺手段。正是因为具有相对多样且关键的应用,CMP已经成为集成电路制造中的标准工艺和核心装备。

9年来,在02专项的支持下,电科装备先后突破了离子注入机、化学机械抛光设备等若干攻关难度大、带动力强的集成电路关键装备核心技术;取得了发明专利授权146项,获得了省部级以上奖励22项;建成了符合SEMI标准的离子注入机批量制造平台、设立博士后科研工作站;CMP研发平台获批“北京市化学机械平坦化工艺设备工程技术研究中心”;国产首台离子注入机、200mmCMP设备进入中芯国际大生产线,先进封装设备具备集成服务能力,进入国内先进封装龙头企业……

据了解,2017年11月,200mm
CMP商用机的验证机在完成测试后,发往中芯国际天津公司进行上线验证。熟悉半导体制造的人都十分清楚,一台新设备要想进入大生产线将面临什么样的难度,从样片提供、现场支持、工艺指导、移机协调,到3000片、5000片、1万片的离线工艺验证,在设备搬进去后还要对设备进行一系列测试调整,在这些测试调整全部符合工艺参数的情况下,晶圆厂还要先用它做产品流片,在被产品验证之后,才会真正放到大生产线上,进行大生产化。在半年多的时间里,CMP验证机接受了大生产的考验,这为该型设备朝产业化方向迈出了关键一步。

千锤百炼 抒写国芯基石的责任与担当

景璀说,更令人惊喜的是,此次中芯国际与电科装备在工作中的高频互动,相互协调,逐步探索建立起了一套有效的协同机制,这个机制的建立其中蕴含的意义更加重大。

集成电路芯片是信息时代的核心基石,集成电路制造技术代表着当今世界超精密制造的最高水平,集成电路产业已成为影响社会、经济和国防的安全保障与综合竞争力的战略性产业。

多点发力,多项技术成果得到应用

然而,由于集成电路产业资金密集型、技术密集型、人才密集型的特点,长期以来,我国集成电路产业一直受到西方在先进制造装备、材料和工艺等方面的种种制约,高端芯片主要依赖进口。我国集成电路产品连续多年每年进口额超过2000亿美元,超过石油成为最大宗进口产品。

当前以信息技术为核心的新一代科技革命和产业变革正在蓬勃兴起,我国集成电路年进口额超过2000亿美元,几乎达到原油进口额的2倍,不仅让国外公司卡住了诸多产业的咽喉,也使中国的商业机密和国防信息存在被窃取的可能。集成电路制造装备具有技术密集、资金密集、人才密集等特点,是关乎国民经济和国防安全的大国重器。

为实现自主创新发展,2008年国家启动02专项,主攻装备、工艺和材料的自主创新。

电科装备重点突破了集成电路七大关键设备光刻、刻蚀、扩散、离子注入、薄膜、CMP、金属化中的离子注入机和CMP,在一条标准12英寸集成电路生产线中,离子注入机和CMP设备占比达到1/5。

北京市经信委主任张伯旭表示,高端装备和材料从无到有填补产业链空白,制造工艺与封装集成由弱渐强走向世界参与国际竞争,表明国家科技重大专项打造集成电路制造创新体系的阶段性目标已经实现。在近几年我国集成电路产业的蓬勃发展中,重大专项发挥了显著的创新引领和技术支撑作用。

近年来,电科装备不断加大研发投入,重点突破中束流、低能大束流和高能离子注入机关键技术,产线技术已覆盖90-28nm工艺节点。建成了符合SEMI标准的产业化平台和企业博士后科研工作站,有力支撑了离子注入机的研发与产业化。

在02专项的高端装备攻关中,电科装备发挥了举足轻重的作用。

离子注入机是整个集成电路制造过程中最复杂的设备之一,可以实现注入离子浓度、深度等参数的纳米级精确控制。作为国内唯一一家集离子注入机研发、制造、服务于一体的高科技企业,先后承担离子注入机领域三个国家重大科技项目,突破了中束流、低能大束流和高能离子注入机系列装备高品质离子束引出、束流均匀性控制、束流能量控制、金属污染控制等关键技术。据了解,中束流离子注入机已经有4台同型机在中芯国际实现了稳定量产,到目前为止,累计量产接近300万片,设备稳定性和产能已经非常接近国外先进水平。

电科装备是中国电子科技集团公司的全资子公司,成立于2013年,由中国电科二所、四十五所和四十八所及其11家控股公司整合而成,地跨北京、太原、长沙、上海等六省市八园区。

目前集成电路正向着高集成度、深亚微米发展,进入90nm工艺节点以后,集成电路制造必须使用铜互联技术,电科装备迎难而上,两端发力。在承担“十二五”02专项12英寸28-14nm
CMP设备研制项目的同时,面向国内市场的紧迫需求,自主投入研制8英寸CMP商用设备,形成12英寸、8英寸设备研发齐头并进、相互支撑的局面。

成立以来,电科装备高举电子制造装备国家队的旗帜,发扬能吃苦、讲奉献、肯坚守的“十年磨一剑”装备精神,按照“重点突破、平台支撑、局部成套、集成服务”的发展思路,坚持创新发展,坚持军民融合,坚持装备报国,攻克了集成电路制造关键装备离子注入机、化学机械抛光设备等关键技术,解决了一批制约我国军工电子元器件自主可控发展的“卡脖子”问题,支撑了半导体和新兴电子元器件产业的快速发展,抒写了大国重器的责任与担当。

而占制造工序总量20%-30%的湿法工艺设备,是集成电路生产线用量最多的关键设备之一,对集成电路制造良率提升具有重要意义。据介绍,电科装备重点突破湿法设备的工艺适应性和化学液温度、浓度、均匀性等工艺参数控制技术难点,形成了湿法工艺设备系列产品,目前电科装备是国内最大的半导体湿法工艺设备供应商,产品在集成电路、功率半导体、半导体照明、电子级硅料等领域广泛应用,具备年产1000台的科研生产能力。

依托多年集成电路核心装备领域技术积累和军工科研生产技术的底蕴,电科装备形成了高端显示、光伏新能源、动力电池材料等泛半导体装备局部成套和集成服务能力,大幅提升装备国产化率。目前是国内主要集成电路装备、最大的高端显示装备、光伏制造装备、动力电池材料制造装备供应商,具备集成电路局部成套和系统集成能力,具备完整的光伏产业链和整线交钥匙能力。

除此之外,电科装备在最核心的减薄、划片、倒装、键合四类设备局部成套能力,达到国内领先、国际先进水平。

打破垄断 锻造出离子注入机国产品牌

在国家“02科技重大专项”支持下,自主研发的8英寸晶圆减薄设备可将晶圆厚度减薄至100微米,碎片率在万分之三以下,12英寸晶圆减薄抛光一体机技术更先进、能力更强,可将更大的12英寸晶圆进一步减薄至50微米。

突破关键技术,取得发明专利101项,国际专利2项,已实现系列化产品并用于中芯国际90nm、55nm、40nm、28nm工艺生产线……这是电科装备承担02专项两个离子注入机研发项目所取得的部分成果。

升级制造,未来瞄准装备智能化

离子注入机是集成电路制造至关重要的核心装备——主要是将粒子注入到半导体材料中,从而控制半导体材料的导电性能,进而形成PN结等集成电路器件的基本单元。

电科装备联合国内有关设备厂家,承担起整线装备国产化的重任。截至目前,电科装备自主研制的20余种微组装设备达到国际先进水平,制定了微组装关键工艺设备通用规范和行业标准108项,改变了我国雷达用T/R组件微组装设备依赖进口的现状,先后为众多军工科研生产骨干单位提供了多条生产线。

作为国内唯一一家集研发、制造、服务于一体的离子注入机供应商,电科装备在承担了02专项后,在离子注入机研发方面,一年迈上一个新台阶。

同时,围绕5G通信、相控阵雷达、智能电网等军民应用领域第三代半导体器件制造需求,电科装备已形成了第三代半导体设备局部成套能力,并广泛应用。电科装备还将军工装备核心技术应用于平板显示、光伏、半导体照明、动力锂电池等关键设备、工艺及相关产业,取得较好成效。

2014年,12英寸中束流离子注入机以优秀等级通过国家02专项实施管理办公室组织的验收。2015年,在中芯国际先后完成了55nm、45nm和40nm小批量产品工艺验证,国产首台中束流离子注入机率先实现了量产晶圆过百万片。2016年,推出满足高端工艺的新机型45—22nm低能大束流离子注入机,中束流、低能大束流系列产品批量应用于IC大线。2017年,离子注入机批量制造条件厂房及工艺实验室投入使用,具备符合SEMI标准的产业化平台,年产能达50台,并应用信息化管理系统实现离子注入机批量制造全程质量控制及追溯。

为践行“中国制造2025”战略,推动装备成套化、智能化、系统化发展。2015年以来,电科装备先后建成了国内首个高效PERC光伏电池智能制造示范线、首个微电子陶瓷器件数字化车间,并双双入选工信部智能制造试点示范名单。高效光伏电池智能生产线,可减少生产人员70%以上,提高生产效率20%,降低运营成本30%,降低产品不良品率30%,提高能源利用率15%,产线设备国产化率达90%以上。微电子陶瓷器件数字化车间可提高生产效率30%,降低运营成本20%,降低产品不良品率20%,减少生产人员50%以上,产线设备国产率达95%以上。

“积厚成器,对于装备制造业来说,不仅要关注单台设备的开发,在一定范围内成套供应,形成平台化的生产能力更加重要。”董事长、党委书记刘济东强调,电科装备自主研发的离子注入机打破了高端市场被美日垄断的局面,打造了离子注入机国产品牌。

刘济东表示,未来,电科装备着力铸就集成电路高端装备国芯基石,着力突破装备数字化、网络化制造,实现装备智能化升级,以自主装备为基础、以智能制造为核心,积极投身“中国制造2025”,为建设科技强国、质量强国、航天强国、网络强国、交通强国、数字中国、智慧社会做出新贡献。

零的突破 国产200mmCMP进入中芯产线验证

11月21日,电科装备自主研发的200mmCMP商用机完成内部测试,发往中芯国际天津公司进行上线验证。这是国产200mmCMP设备首次进入集成电路大生产线,有效解决了制约我国集成电路产业自主可控发展的瓶颈问题。

CMP是集成电路制造七大关键设备之一,用于平坦化工艺及铜互联工艺。

电科装备迎难而上,两端发力。在承担“十二五”02专项“28—14nm抛光设备及成套工艺、材料产业化”项目的同时,面向国内市场的紧迫需求,自主投入研制200mmCMP商用设备,形成300mm、200mm设备研发齐头并进、相互支撑的局面。

从2015年1月开始,电科装备CMP设备研发团队用无数的不眠之夜,终浇灌出CMP设备产业化之花:突破了10余项关键技术,完成了技术改进50余项,终于在2017年8月成功研发出了国内首台拥有完全自主知识产权的200mmCMP商用机,成功打破国外技术封锁垄断。经严格的万片“马拉松”测试,该设备目前可媲美国际同类设备。

据悉,在接下来的6个月里,200mm
CMP设备要正式接受大生产的考验,设备的可靠性和一致性将经受严格考核。

成套供应 先进封装关键设备批量应用于龙头企业

封装设备累计销售2000余台套,已经批量应用于长电科技、通富微电、苏州晶方等国内知名封测企业——在高端封装设备领域,电科装备已经形成局部成套的供应能力。

“十一五”以来,在02专项的支持下,电科装备先后承担了300mm超薄晶圆减薄抛光一体机以及封装设备关键部件与核心技术等技术和产品开发项目。

如今,电科装备研发的倒装芯片键合机、自动晶圆减薄机、全自动精密划片机达到国内领先、国际先进水平;并以自主研发的设备建设了集成电路先进封装设备局部工艺验证线,为持续提升国产集成电路封装设备的稳定性和可靠性提供良好的平台。

“在设备开发的时候就需要以工艺需求为导向展开设备设计和制造,并且不断地进行工艺验证。”刘济东说。

目前,封装设备工艺验证线具备三大功效:一是验证设备、验证工艺,将减薄、划切、倒装、引线键合等设备在验证线上进行稳定性、可靠性、工艺适应性的考核验证;二是验证设备批量化生产,提升设备批量交付的能力;三是强化局部成线的能力,为提供整体解决方案积累经验。

责任呼唤担当,使命引领未来。

电科装备作为电子制造装备领域的国家队,将秉承装备报国的重任,打造电子高端装备“大国重器”,铸就国芯基石。未来,围绕攻克集成电路制造核心装备关键技术,电科装备将坚持科技创新和产业投入双轮驱动,持续发力。围绕装备和装备产业支撑下的相关产业,着力提升产业化水平,通过内整外联、聚集资源,建设北京集成电路装备创新中心和产业化基地、中国电科电子信息科技创新产业园和长沙光伏装备产业园,服务国家和地方发展;同时,培育智能制造电子细分行业标准制定、智能装备制造和智能制造系统解决方案的能力,成为国内主流的智能制造骨干企业、智能制造系统解决方案供应商之一。

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