【故事】聚力攻關(guān) 突破碳化硅芯片技術(shù)重重關(guān)
文章來源：中國電子科技集團有限公司 發(fā)布時間：2023-02-22
一個普通的夜晚，當城市逐漸褪去一天的忙碌，中國電科產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)研究院芯片工藝線上依然燈火通明。
廠房內(nèi)，國產(chǎn)高能離子注入設(shè)備一字排列，科研人員緊盯設(shè)備運行狀態(tài)。他們正在進行一項極具挑戰(zhàn)的離子注入技術(shù)工藝研發(fā)，而這是碳化硅芯片生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝。碳化硅芯片主要應(yīng)用于電力電子領(lǐng)域，在集成電路發(fā)展中發(fā)揮重要作用。碳化硅材料具有特殊性，無法使用傳統(tǒng)的高溫擴散工藝進行器件摻雜，以往成熟的技術(shù)手段在這項任務(wù)中顯得力不從心。
項目團隊閱讀了大量國內(nèi)外文獻，在最新研發(fā)成果中尋找思路；實地走訪，查看分析各種技術(shù)路線的優(yōu)劣利弊；與全國最優(yōu)秀的專家學者深入交流，積極聽取意見建議。“這過程是痛苦的，仿佛大海撈針一樣，不知道路在哪里，什么時候可以找到。”團隊成員回憶那段時期，依然感慨不已。后來，離子注入技術(shù)受到他們關(guān)注。離子注入技術(shù)是近30年來國際上蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用的一種材料表面改性技術(shù)，在集成電路核心裝備——離子注入機中得到廣泛應(yīng)用。這是一種更為先進的工藝途徑，很有希望更好地解決碳化硅摻雜問題。
將離子注入技術(shù)應(yīng)用于碳化硅材料，在國內(nèi)當時還是空白，對于攻關(guān)團隊來說是一項全新的重大挑戰(zhàn)。離子注入工藝中摻雜的濃度、分布、深度等關(guān)鍵參數(shù)，直接決定器件的可靠性。要做好這件事，就相當于在納米級的舞臺上起舞，做各種精巧復(fù)雜的動作。難度之高，可想而知。
項目之初，項目團隊就提出非常高的技術(shù)指標。此后，從天微微亮到黑夜，辦公樓內(nèi)總能看到科研攻關(guān)人的身影，他們要么在計算機屏幕前持續(xù)優(yōu)化仿真，要么身穿凈化服在工藝廠房忙碌。他們通過對工藝步驟的精細設(shè)計，實驗條件的不斷改進，以及對參數(shù)指標不斷提升，一步步將結(jié)果優(yōu)化，最終達到目標。
目前，項目團隊已經(jīng)完全掌握在碳化硅中摻入氮、鋁等元素的技術(shù)，離子注入工藝可以做到精確定義摻雜的濃度、分布、深度等關(guān)鍵參數(shù)。“這是艱難的過程，也是全方位的提升過程。”攻關(guān)團隊成員表示。功夫不負有心人，他們?nèi)σ愿皩崿F(xiàn)了所有技術(shù)指標。
經(jīng)過不懈努力，項目團隊已經(jīng)突破了包括離子注入技術(shù)在內(nèi)的一大批碳化硅芯片技術(shù)，部分技術(shù)代表當前碳化硅電力電子器件的最高水平，實現(xiàn)了碳化硅芯片在汽車等領(lǐng)域規(guī)模應(yīng)用。
【責任編輯：家正】
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