重大突破!仅次于光刻,我国半导体制造核心技术打破国外垄断

卓哥谈科技 2024-09-15 14:37:13

据国家电投消息,近日,国家电投所属国电投核力创芯(无锡)科技有限公司(以下简称“核力创芯”)暨国家原子能机构核技术(功率芯片质子辐照)研发中心,完成首批氢离子注入性能优化芯片产品客户交付。

这一成就标志着我国已全面掌握功率半导体高能氢离子注入核心技术和工艺,补全了我国半导体产业链中缺失的重要一环,为半导体离子注入设备和工艺的全面国产化奠定了基础。

仅次于光刻:离子注入

离子注入是半导体晶圆制造中仅次于光刻的重要环节。这一步骤通常位于光刻工艺之后。在光刻步骤中,通过曝光和显影过程在晶圆表面形成所需的图案,然后离子注入步骤会将掺杂剂注入到这些图案中,以此来改变半导体材料的电学性质,形成N型或P型半导体区域,进而构建晶体管和其他半导体器件。

除了氢离子注入,还有多种类型的离子注入技术,包括但不限于,硼离子注入,用于形成P型半导体区域,常用于制造晶体管的基底。磷离子注入,用于形成N型半导体区域,与硼离子注入相对应,用于制造晶体管的源和漏区域。砷离子注入,也是一种常用的N型掺杂剂,可以用于形成高掺杂浓度的区域。等这些不同类型的离子注入技术可以根据需要制造不同的半导体器件。

氢离子注入,通常用于形成N型掺杂,氢原子可以以间隙掺杂的方式存在于硅原子之间的键中,从而改变材料的电学性质。氢离子注入在功率半导体、尤其是高压功率芯片的制造中非常重要,它可以增强芯片的耐压能力和改善器件性能,这使得它非常适合用于制造高性能的半导体器件。

‌尤其是在高压功率芯片上,氢离子注入技术可以通过掺杂来调节半导体的导电性,从而改变半导体材料的电学性质,增强其耐压能力,这对于制造600V以上的高压功率芯片尤为重要。在过去,由于缺乏相关核心技术,我国在600V以上的高压功率芯片上长期依赖进口,这对我国半导体产业的高端化发展构成了限制。

氢离子注入技术的高门槛在于其对设备精度、工艺控制及材料理解的极高要求,这些构成了难以逾越的技术壁垒。核力创芯在遭遇外国关键技术及装备封锁的不利条件下,在不到三年的时间里,就成功突破了多项关键技术壁垒,实现了100%自主技术和100%装备国产化,建成了我国首个核技术应用和半导体领域交叉学科研发平台,成功打破了国外垄断。

核力创芯:功率芯片质子辐照

国电投核力创芯(无锡)科技有限公司成立于2021年3月,由是国家电投集团出资设立,注册资本7022.63万元,是国家电投集团核技术应用产业重点项目——功率芯片质子辐照项目的承建单位。

今年1月份,“核力创芯”完成首轮2.95亿元股权融资,由国调基金、科改基金、建投投资、龙芯资本、成都科创投、无锡锡山产投等资本共同投资,标志着核力创芯在功率半导体质子辐照领域取得的进展和成绩得到资本市场的充分认可。

三年以来,核力创芯成功突破国外封锁,以自主技术、国产部件,成功研制建成我国第一条功率芯片质子辐照生产线,经辐照的IGBT(绝缘栅双极晶体管)、FRD(快恢复二极管)等功率半导体元器件性能指标全面达到国际先进水平,补齐了长期以来我国功率芯片产业所缺失的高能氢离子注入工艺这一短板,将为我国功率芯片产业的高质量发展和产业链安全发挥重要作用。

展望未来,随着氢离子注入技术的广泛应用与持续创新,我国半导体产业有望进一步缩短与国际领先水平的差距,甚至在某些细分领域实现超越。这一突破不仅将重塑全球半导体产业链格局,还将激发更多国内企业投身科技创新,共同推动我国半导体产业迈向全球价值链的顶端。

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