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    我國學者在大尺寸電子級硅單晶生長控制與應用方面取得新進展

    日期 2020-09-28   來源:信息科學部   作者:吳國政 叢楊 劉嶼  【 】   【打印】   【關閉

      在國家自然科學基金項目(批準號:61533014)等資助下,西安理工大學劉丁教授帶領的研發團隊,以我國半導體產業發展的重大需求為導向,圍繞極大規模集成電路用硅單晶的生長機理與建模、核心工藝與控制、整機設計與裝備制造中的關鍵科學技術問題,系統開展了基礎理論、關鍵技術、制造裝備以及產業化應用等方面的研究工作。

      硅是集成電路芯片制造第一大宗材料,產業高度集中。國際五家硅制造企業壟斷了全球90%以上的市場份額,已成為制約我國集成電路產業發展的卡脖子問題。

      該項目組針對集成電路硅材料產業發展需求,以實現高品質硅單晶生長工藝為目標,在大尺寸電子級硅單晶生長控制與產業化應用方面取得了以下成果:一是提出了基于知識和數據的硅單晶生長過程三維溫度場建模及數值模擬方法,提高了非對稱熱場空間任意點的溫度、流場矢量及熱應力變化的檢測精確(圖1);二是建立了晶體生長工藝參數優化模型,提出了硅單晶生長工藝參數與晶體微觀品質的作用機理,獲得了晶體生長熱系統結構參數優化方案及其數值模擬技術并應用于高品質熱系統設計與制造;三是基于工業互聯網,設計并實現了面向工業應用的網絡化智能晶體生長集成控制系統(圖2)。

      該團隊取得的上述研究成果在保障微細納米制程對硅材料的品質要求、關鍵工藝的實現、高端裝備研制等方面發揮了積極的促進作用,并在我國半導體大硅片產線中投入應用。該項目緊密圍繞國家重大需求,為解決我國產業發展中卡脖子問題提供了有力的理論與技術支撐。

    圖1. 熱系統三維實體模型及自主研發的熱系統實物

    圖2. 新一代硅單晶生長裝備與關鍵工藝控制




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