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【清华产业创新密码】华海清科:跨越0到1,走出中国CMP技术新天地
发布日期 : 2017-07-14 15:43:44 点击数:

         编者按

         创新,是清华产业发展之本、精神之魂。改革与创新,造就了清华产业近些年的高速发展。

         为弘扬科技创新精神、传播科技创新文化、营造鼓励创新氛围,清华控股联合新华社中国经济信息社北京中心主办、紫光集团承办“清华产业2016年度十大创新项目”评选活动,结果已于2017年4月底揭晓。现重磅推出“清华产业创新密码”栏目,揭开项目的创新密码,挖掘项目的创新价值,讲述项目的背后故事。

28-14nm 抛光设备及工艺、配套材料产业化(华海清科)荣获“清华产业2016年度十大创新项目”称号。

28-14nm抛光设备及工艺、配套材料产业化

        申报单位:华海清科

        项目负责人:路新春

        项目团队成员:李昆、王同庆、沈攀、赵德文、郭振宇、许振杰、裴召辉、田芳馨、孙浩明、李海涛、郑树茂、金军、王玉、吴云龙

        2013年,天津海河科技园迎来了一批肩负重任的拓荒者。他们来自北京,来自清华大学,他们当中有中科院院士,有清华大学教授,也有一群为中国制造筑梦的年轻人。

        四年来,他们不考虑商业回报,日夜砥砺深耕,只为实现一个共同的目标:成为天津市政府与清华大学践行“京津冀一体化”国家战略的典范,推动我国的化学机械抛光(CMP)技术和设备产业化。

        这群拓荒者,就是天津华海清科机电科技有限公司的核心团队成员。

        2008年,清华大学摩擦学国家重点实验室获批国家科技重大专项02专项“超低下压力CMP系统研制及工艺开发”课题,开始了超低下压力抛光关键技术研究、CMP系统研制、CMP工艺开发等工作。


王同庆接受新华社记者采访

        也许是骨子里有着清华大学的传承基因,亦或是有着不辱使命的责任感,这群拓荒者多年来积极探索、勇于创新,终于成为我国集成电路化学机械抛光(CMP)技术领域的先行者。

        2012年,清华大学成功研制出具有自主知识产权的国内首台12英寸“干进干出”CMP设备。这是我国集成电路制造装备领域里程碑式的突破。



        2014年,通过清华大学科技成果转化,华海清科研制出国内首台12英寸“干进干出”CMP商业机型—Universal-300,2015年该机台进入中芯国际北京厂,2016年通过中芯国际考核并实现销售。这填补了我国集成电路制造领域CMP设备技术的空白,打破了国外垄断。截至目前,该机台已累计加工60000余片硅片。

        由于创新性与突破性,该项目成功入选了“2016年度清华产业十大创新项目”。



 填补国内集成电路制造装备技术空白 实现从0到1的跨越
 
        集成电路制造工艺主要包含五大核心技术:光刻、刻蚀、离子注入、薄膜生长、CMP。前四项技术及相应的装备,国内布局较早,而CMP装备技术在国内长期处于空白。

        CMP技术通过化学和机械的协同作用来制造超光滑表面,避免了单纯的机械或化学抛光造成的表面损伤、平整度和抛光一致性差等问题,是目前唯一可同时实现全局平坦化和局部平坦化的技术。


         CMP的用途非常广泛,比如手机的玻璃屏幕、镜面铝合金背板等,也是CMP技术抛出来的,在很多领域我国的抛光技术已比较先进。但在集成电路制造领域,我国的CMP装备技术仍是无人踏足之地。

         功夫不负有心人,2010年,清华大学研制出第一台原理样机;2011年-2012年,通过技术的迭代升级,又分别研制出α机、β机和γ机,逐渐走向成熟;2012年,团队研制的12英寸CMP设备,能够在12英寸的晶圆表面,做到表面粗糙度小于1纳米(相对比,以我们常见的手机屏幕为例,其表面粗糙度仅为20纳米左右),非均匀性小于2%。

        2014年,华海清科推出国内首台12英寸CMP商业机型;

        2015年,华海清科获得国家科技重大专项02专项项目资助;

        2016年6月,华海清科参加国家“十二五”科技创新成就展;

        2016年7月,华海清科国内首台12英寸化学机械抛光设备实现销售;

        2017年2月,华海清科第二台CMP工艺设备进入中芯国际北京厂,仅用78天的时间就完成了装机、调试,并生产了过百片晶圆,创造了首台国产核心工艺设备在集成电路大生产线上线的最高效率,荣获了中芯国际授予的“突出成就奖”。


        从清华大学到华海清科,从2008年到2017年,他们成功填补了我国集成电路制造领域CMP技术的空白,实现了从0到1的重要跨越。

突破技术和创业双重难关 为行业带来新希望
 
         开疆辟土的路上总会面临诸多困难,华海清科遇到的难关首先体现在技术层面。“相比集成电路制造工艺的另外四项核心技术,CMP技术难点是干和湿混合、要在化学和机械之间找好平衡。”

         自主创新,是清华大学和华海清科赢得成功的关键所在。

        “我们从一开始就坚决走自主创新的道路,虽然摸着石头过河,过程十分艰难,但这恰恰是我们清华大学整个团队最大的特点和优势。”王同庆说。

        “我们当时为了避开外国专利,为了一个结构,要反复讨论,从几十个方案中选出来。”王同庆说。

        “正是坚持自主创新,我们在这个过程中获得了很多专利。因为我们有独特的CMP系统架构,没有IP冲突,设备出来以后,很快得到了客户的广泛认可。”王同庆自豪地说。

         目前,华海清科与清华大学共获得CMP技术专利150余项,初步建立了具有技术优势和自主知识产权的CMP设备及工艺技术体系。

        这意味着,华海清科已经成功打破了美国、日本在这一领域的长期垄断,实现了我国高端CMP装备国产化从0到1的重要跨越。

        除了技术上的突破,华海清科团队还克服了诸多困难。

        2013年,团队来到了天津市津南区的海河科技园。当时是园区初建不久,地理位置相对闭塞,配套的生活设施较少,条件也比较艰苦。

        “园区刚开不久,附近没有吃饭的地方。为了追赶研发进度,我们找到数公里外的一家小饭馆,好不容易说服他们给公司送外卖,在这家一吃就是大半年。”王同庆说。

       华海清科选择了自力更生、开拓创新的道路,为整个行业带来了新希望。

专注产学研结合 实现产业链国产化
 
         为什么别的企业无法突破的难关,华海清科却能做到?这与其独特的产学研合作模式密不可分。

        华海清科的核心团队成员除了来自清华大学之外,也积极引进人才,组建了一支包括科研人员、业内精英及海归人才在内的复合型团队。同时,清华大学摩擦学国家重点实验室还专门设立CMP实验室,供CMP技术前瞻性、基础性研究使用。这样,华海清科与清华大学将产学研完整地结合,源源不断地为华海清科提供技术支持。

        此外,国家政策的扶持也为华海清科的发展提供了前进的动力。

        2015年,《京津冀协同发展规划纲要》明确指出,天津将优化发展高端装备、电子信息等先进制造业,打造三地的先进制造业基地。

        作为天津电子信息制造业的先进代表,华海清科有着得天独厚的优势。

        天津市政府、津南区政府、科委、发改委、科协等也为华海清科提供了很多支持。

        华海清科的脚踏实地,研发人员的责任传承,吸引了越来越多的业内精英加入到华海清科的团队中来,这也是华海清科成功的另一种表现。

        不过在王同庆看来,华海清科未来还有很长的路要走,未来要抓住机遇,将集成电路领域的CMP技术做强、做大,力争早日全面实现国产化,走向全球化。