金屬有機物化學(xué)氣相淀積(Metal-OrganicChemicalVaporDeposition,簡稱MOCVD),最早是在1968年由美國洛克威爾公司提出來的一項制備化合物半導(dǎo)體單品薄膜的新技術(shù)。該設(shè)備集精密機械、半導(dǎo)體材料、真空電子、流體力學(xué)、光學(xué)、化學(xué)、計算機多學(xué)科為一體,是一種自動化程度高、價格昂貴、技術(shù)集成度高的尖端光電子專用設(shè)備,主要用于GaN(氮化鎵)系半導(dǎo)體材料的外延生長和藍色、綠色或紫外發(fā)光二極管芯片的制造,同時也是制備砷化鎵、磷化銦等光電子材料和器件的主要方法,是國家半導(dǎo)體照明(白光發(fā)光二極管)工程實施中最為關(guān)鍵的制造設(shè)備,也是光電子行業(yè)最有發(fā)展前途的專用設(shè)備之一。“2002年11月28日,我們所承擔的863課題———‘用于GaN的生產(chǎn)型MOCVD設(shè)備(6片2英寸機)’正式立項。”中國電子科技集團公司48所副所長王俊朝告訴記者,“我們研制的設(shè)備于2004年11月完成了總裝、整機聯(lián)調(diào)和技術(shù)指標測試,發(fā)運至工藝單位后,僅用42天就完成安裝調(diào)試并做出了InGaN/GaN多層量子阱結(jié)構(gòu)的藍光發(fā)光二極管芯片,這個速度讓很多國外成熟企業(yè)都感到驚訝! MOCVD設(shè)備技術(shù)一直被西方少數(shù)幾個國際化公司壟斷,近幾年,國內(nèi)陸續(xù)引進了數(shù)十臺此類設(shè)備,花費了巨額外匯。王俊朝表示:“我國源資源有限,持續(xù)高速增長的國民經(jīng)濟使電力供應(yīng)日趨緊張,矛盾日益突出,而發(fā)光二極管制造業(yè)將是國家未來能源問題的一條重要出路。因此,科技部在‘十五’期間就已經(jīng)高瞻遠矚的將氮化鎵MOCVD設(shè)備列入新材料領(lǐng)域重點發(fā)展項目,通過幾年的努力,取得了重大成效! 據(jù)介紹,48所研制的MOCVD設(shè)備從成本控制、文檔準備、配套條件、質(zhì)量管理、人力資源等方面都已為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化工作做了初步的準備。王俊朝說:“我們在外協(xié)加工廠商的選定和外購器材的選型以既保證性能要求,又節(jié)省經(jīng)費開支為目標,盡力降低設(shè)備制造成本,為推廣應(yīng)用、占領(lǐng)市場打好了基礎(chǔ);在設(shè)計文件、試驗資料、工藝文件、裝調(diào)記錄等原始資料的歸檔方面,嚴格按照檔案管理要求,履行設(shè)計、校對、審核、批準和歸檔手續(xù),為形成批量生產(chǎn)能力做準備;工制造方面,我們添置了如VCR自動焊接機、高靈敏度檢漏儀等專用設(shè)備;另外,我們還嚴格按ISO9001/GJB9001A質(zhì)量管理體系進行管理,通過專業(yè)的物流管理和長期合作的合格供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò),建立了一條供應(yīng)商資歷考核→器件進所復(fù)驗→器件使用情況反饋→供應(yīng)商資歷評估的閉環(huán)物資供應(yīng)鏈。這不僅是產(chǎn)品技術(shù)性能實現(xiàn)的基礎(chǔ),也是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化不可或缺的條件。”最后他補充道,課題組的骨干技術(shù)人員平均具有十多年的專用設(shè)備研發(fā)經(jīng)驗,從人力資源方面為氮化鎵MOCVD設(shè)備產(chǎn)業(yè)化提供了保障。 “應(yīng)該看到,我們現(xiàn)在所做的設(shè)備,相當于國外的β機,距產(chǎn)業(yè)化所要求的成熟機型還有一定差距,后續(xù)更高生產(chǎn)效率、更先進的機型仍需進一步努力。”王俊朝向記者透露,“我們下一步已經(jīng)選定與國際先進水平同步的19片2英寸機型,在目前已有的6片機基礎(chǔ)上,向提高生產(chǎn)效率和降低源消耗方向努力! 3片2英寸機型所有零部件擺脫國外控制 與中電集團48所共同承擔863計劃“用于GaN的生產(chǎn)型MOCVD設(shè)備”課題的還有中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所,不同的是,半導(dǎo)體所研究的是3片2英寸機型,目前已經(jīng)研制成功,并把目標也轉(zhuǎn)向了6片機。 半導(dǎo)體所副所長劉祥林研究員介紹說,經(jīng)過3年多的研究,半導(dǎo)體所已完全掌握了MOCVD設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù),研制出的樣機的性能完全達到國外同類產(chǎn)品水平,某些技術(shù)超過國外同類產(chǎn)品,而設(shè)備的銷售價格還不到國外的1/2,并且設(shè)備使用成本、維護成本更低。 由于在研制過程中始終貫穿自主創(chuàng)新的思想,堅持關(guān)鍵技術(shù)和零部件必須由自己研發(fā)的道路,半導(dǎo)體所在研制MOCVD設(shè)備整機的同時,還研制出與設(shè)備相關(guān)的輔助產(chǎn)品。目前所有零部件完全不受國外控制,設(shè)備的技術(shù)水平已達到產(chǎn)業(yè)化的要求。 記者了解到,半導(dǎo)體所在幾項關(guān)鍵技術(shù)上打破了國外公司的專利封鎖,形成了自己的專利技術(shù),比如輻射式加熱器設(shè)計,MOCVD反應(yīng)室中的公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)機構(gòu),三層流噴氣口結(jié)構(gòu)以及氣體配送結(jié)構(gòu)等,這些技術(shù)已經(jīng)被用于下一代更為先進的設(shè)備研制中。 劉祥林說,目前我們已經(jīng)接到一批意向訂貨,其中包括國外訂貨,同時還有8家單位表示愿意投資生產(chǎn)。同時他表示,MOCVD設(shè)備產(chǎn)業(yè)化前景雖然光明,但困難也很艱巨。他說:“我們在產(chǎn)業(yè)化的過程中將面臨國外廠商的競爭,他們積累了20多年的資金和技術(shù)將會對我國的MOCVD產(chǎn)業(yè)形成巨大的沖擊。要建立我國的MOCVD產(chǎn)業(yè),除了我們科研人員的努力外,企業(yè)的投入、國家政策的扶持和資金的資助都將會是決定我國MOCVD產(chǎn)業(yè)化成敗的關(guān)鍵! MOCVD是制備氮化鎵發(fā)光二極管和激光器外延片的關(guān)鍵設(shè)備,同時也是制備砷化鎵、磷化銦等光電子材料和器件的主流方法。隨著MOCVD 逐步在半導(dǎo)體制造業(yè)中得到廣泛應(yīng)用,全世界每年需要MOCVD設(shè)備約二百臺。由于我國沒有專門制備MOCVD設(shè)備廠家以及定型化產(chǎn)品,使我國在這一領(lǐng)域受制于國外,研制國產(chǎn)的MOCVD 設(shè)備已是非常迫切!笆濉逼陂g,863計劃新材料領(lǐng)域作出了研制適合氮化鎵生產(chǎn)的生產(chǎn)型MOCVD設(shè)備的決定。二○○一年七月,中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所承擔了北京市科學(xué)技術(shù)委員會新材料基地“氮化鎵激光器關(guān)鍵技術(shù)研究”。經(jīng)過科研人員兩年的不斷攻關(guān),取得了關(guān)鍵技術(shù)的突破,通過了專家驗收。與此同時,中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所于二○○二年七月承擔的863計劃項目“適合氮化鎵材料生產(chǎn)的MOCVD設(shè)備和虛擬仿真系統(tǒng)”也取得較大的進展,順利通過專家組的中期考核和評估。 作者:中國塑料機械網(wǎng) 來源:中國塑料機械網(wǎng)信息中心
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