产学研”培养博士生,攻克特种SOI材料关键技术

  积极投身浦东集成电路产业建设

  1965年,上海冶金所(现上海微系统与信息技术研究所)和上海元件五厂共同研究试制出上海第一块集成电路,几乎与日本同步。30年后的上世纪90年代初,邹世昌先生出国看到起步比我国晚得多的新加坡甚至马来西亚的半导体产业都后来居上了,感到寝食不安。出于这种不甘人后的心态,怀着振兴中国微电子产业的愿望,1997年邹先生从研究所所长岗位退下来时又接受委任,从科研转向产业,从浦西转移到浦东,参加浦东集成电路产业建设,至今已经有20年了。

 

  邹先生曾参与筹建了国家“909工程”我国第一条8英寸集成电路生产线(华虹NEC)。1999年初该生产线比原计划提前7个月投片生产。2003年,邹先生又被调到国内另一条先进的集成电路生产企业——上海宏力半导体制造有限公司工作。我国从此有了自己的深亚微米超大规模集成电路生产线,建立了自己的知识产权和技术研发队伍,先后制作了交通一卡通、社保卡、身份证卡芯片等系列芯片,走出了一条半导体企业成功之路。2008年华虹宏力合并以后,已成为全球业务最大的8英寸集成电路生产线,年产8英寸晶圆14万片,年销售额达8亿美元,实现年盈利1亿美元。

 

  经过20年的快速发展,上海集成电路产业已形成了由电路设计、晶圆制造、封装测试、设备材料、智能卡等不同领域500余家企业构建的完整产业链,产能约占全国的三分之一,年销售额达千亿元。但是发展微电子产业仍然任重道远。面临的问题是这些生产线的产能80%以上是为国外设计公司服务的,我国集成电路市场规模超过2000亿美元,在世界上已跃居第一位,但我们的自供比例却始终保持在15%左右而没有提升。

 

  邹先生谈到在浦东二十多年搞集成电路时经常会讲到:引进是手段,创新是目的。引进不是照搬,而是为了超越。今后在我国扩大集成电路产业的生产规模的同时,更要重视推动产业链的互动和合作,把整机、集成电路设计和制造有机地连接起来。

    

  心系集成电路人才培养

  我们国家斥巨资二十多年来在本土上建起的集成电路生产线,目前技术领导与负责人大多数来自海外,我们自己培养的技术人才还不掌握集成电路制造和生产的核心技术和领导管理能力,严格地说这些生产线尚没有在中国生根,因此培养和建设自己的队伍是一项具有战略和根本性意义的任务。为了改变这种局面,邹先生十多年来一直在实施宏力半导体与澳门新葡8455注册联合培养博士研究生的计划,试探用“产学研”结合的方式培养科研生产紧密结合并具有动手能力的实用人才。迄今已经培养了30名博士,他们的研究工作结合生产实际,紧贴目前工艺技术发展的实际需要,走上工作岗位受到企业的欢迎,认为他们实际动手和集成能力较强,工作效率较高,期待通过长年的锻炼和积累他们当中能够成长出我国集成电路产业的将才。华虹宏力院士专家工作站也在2016年被评为全国示范院士专家工作站和上海市优秀院士专家工作站。

 

  建立我国自主的集成电路产业是我国几代科技人员的梦想,也是以邹先生为代表的老一辈半导体人的期待,更是他们身体力行为之奋斗的目标。邹先生为此要求自己在还能工作的年限里“继续奋斗,自强不息”,再为自主研发和人才培养做出一点新的贡献。

    

  “产学研”结合解决特种SOI材料制备

  2007年初,邹先生从宏力公司董事长转任科学顾问后,回到所里继续从事他所喜爱的科研工作,加入了澳门新葡8455注册的SOI器件和材料课题组从事特种SOI材料的研发工作。如今,年逾古稀的邹先生依旧在科研第一线忙碌,为尽快将特种SOI材料的研究成果转化成产品而奔波。

 

  特种SOI材料是在澳门新葡8455注册解决我国SOI材料“有无”以后,针对SOI材料在特殊领域的应用提出的重要课题。项目组前期针对SOI在特殊领域的应用,已经经过几年深入仔细的研究工作,初步掌握了特种SOI材料制备的关键技术并制备出满足要求的特种SOI材料样品。邹先生在了解到特种SOI材料的研究进展后,对特种SOI材料的产品化产生了浓厚的兴趣,提出把澳门新葡8455注册的材料科研成果和华虹宏力生产线通过联合培养博士研究生的形式实现“产学研”三结合。

 

  实现特种SOI材料的产品化,面对即无设备又无平台的现实情况,邹先生利用自己多年在半导体行业积累的人脉关系,先用国外设备开展特种SOI材料的研制工作,待样品研制满足要求后引进设备实现特种SOI材料的产品化的技术路线。技术路线确定后,邹先生带领项目组骨干到国外考察可利用的设备,亲自参与设备的改造工作和整个产品的研制过程。

 

  经过几年艰苦努力的工作,与设备厂商共同努力研制出能够进行特种SOI材料研制的特殊靶室并利用该靶室研制出特种SOI晶圆。所研制的特种SOI晶圆通过Fab厂的各种可靠性测试和考核,通过Fab厂流片,器件的电学性能指标满足要求,该晶圆的各项指标能与SOItec公司的晶圆媲美。

 

  特种SOI晶圆样品研制成功前,邹院士就已经提前着手考虑如何引进设备,将设备放在哪里可以更快实现特种SOI晶圆的产品化。在特种SOI晶圆利用外协研制过程中,我们遇到的最大问题是特种SOI晶圆样品的表面存在金属沾污和颗粒沾污的问题。为了解决这个问题,老先生率先提出能否将特种SOI晶圆的研制工作与Fab厂结合起来。将设备直接放到Fab厂就可以直接化解晶圆金属沾污和颗粒沾污的问题。2016年底,我们利用公司引进大生产的机器的机会,果断地将我们与设备厂商的共同研制的特殊靶室装配到大生产的机器上,很快实现特种SOI晶圆的生产。目前,在国内设备上研制的特种SOI晶圆通过了Fab厂的各种可靠性考核和流片验证,真正实现了特种SOI晶圆的国产化,解决了SOI晶圆特殊领域的应用难题,满足国内急需。

 

  特种SOI晶圆研制过程中存在大量的测试分析任务,几乎所有的测试和分析都是联合培养的博士研究生利用公司的设备进行分析,研制过程中各个关键的环节都是联合培养的博士研究生在公司导师和所里的导师共同指导下克服的。每到遇到技术困难之时,邹先生总是同我们一起与研究生们分析问题、解决问题。想起当初有一次,特种SOI晶圆流片出现可靠性问题,邹院士即刻召集项目组的骨干认真地排查问题,比较以前的结果和现在的结果,认真分析造成目前的问题是技术问题还是物理问题,如果是技术问题就说明我们的技术路线需要完善。经过比较前后几次的数据,最后大家认为出现的问题是技术问题而不是物理问题,邹院士就鼓励我们继续沿着既定的技术路线,完善研制过程中的细小环节。

 

  最终特种SOI晶圆在克服了重重技术难关的基础上研制成功,回想那些一起经过的日日夜夜,坎坎坷坷的经历,每一步都要感谢邹先生的帮助与鼓励。老先生经常自勉:“心要静、脑要用、手要动”、“遇事不要着急”、“凡事多考虑别人,少考虑自己”、“在别人遇到困难的时候能帮助别人就多帮助别人”……,和邹院士一起工作这么多年,我从他老人家身上学会不少为人处世的方法。

 

  此项研究成果已经应用到国内某单位电路的研制工作中,该工作获得2017年部委级科技进步一等奖,并正在申报国家科技奖。特种SOI晶圆研制成功后,目前我们的研究工作主要转移到如何利用特种SOI晶圆建立SOI CMOS工艺平台。这些工作包括工艺开发、器件建模、标准单元库的建立以及验证电路研发等不同工作,每一项工作都是依托联合培养的博士在公司展开。年过八十的邹先生依然奔波在浦东浦西两个战场,努力践行着不忘改变我国集成电路落后面貌的初心,践行着一个普通的科技工作者改变我国科技面貌的决心。

    

  (作者:张正选  信息功能材料国家重点实验室研究员)




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