集成电路作为信息技术产业的核心和基石,是推动经济社会发展、提高人民生活水平、保障国家安全的基础性、战略性、先导性产业。化学机械抛光(CMP)装备是集成电路制造的关键装备,因其装备复杂程度高、技术攻关难度大,长期依赖进口、严重受制于人,存在巨大“卡脖子”风险。围绕国家重大战略需求,本项目在国家科技重大专项、国家自然科学基金、天津市科技支撑计划等支持下,历经二十年艰苦攻关,形成了大尺寸表面纳米级全局平坦化的理论和方法,攻克了新型抛光技术、高效清洗技术、精准终点识别技术等CMP关键技术,解决了整机集成与控制难题,研制出国内首台12英寸CMP商业装备,实现多项国内首创,其创新点如下:
1.发明了基于直线运动抛光架构的多区压力调控新型抛光技术,保证了抛光均匀性和一致性;发明了兆声喷淋清洗技术和基于表面张力的离心干燥方法,提高了抛光后表面残留颗粒的清洗能力。
2.发明了组合式摩擦力抛光终点识别与晶圆形貌实时调控技术,对抛光界面、抛光厚度及形貌进行智能精细控制,实现了同等工艺条件下12英寸晶圆片内和片间非均匀性小于3 %。
3.研制了国内首台12英寸“干进干出”化学机械抛光(CMP)装备,提出了复杂工艺流程调度及应急处理与恢复算法,开发了相应的分布式控制软件,保证了装备的效率和可靠性。
该项目获授权国家发明专利95项、国际发明专利7项、实用新型专利33项、软件著作权8项,制定企业标准1项。项目研制的CMP设备已累计20余台应用于中芯国际、长江存储、Intel等先进集成电路大生产线,承担金属层间介质(IMD)、层间介质(ILD)、浅沟槽隔离(STI)、钨(W)、铜(Cu)、硅通孔(TSV)、晶圆再生(Reclaim)等CMP制程生产,量产12英寸晶圆超120万片,创造项目直接销售收入超3亿元、利润超5000万元,形成显著经济和社会效益。项目成果打破了发达国家的技术壁垒和装备垄断,解决了我国集成电路抛光装备的瓶颈和短板,为我国集成电路产业的自主可控发展作出重要贡献。
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