【所屬領(lǐng)域】
電子信息
【痛點(diǎn)問題】
光掩膜版(又稱光罩，掩膜版，英文 Photo-mask )是芯片制作中實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖形轉(zhuǎn)移的載體，是決定其微細(xì)結(jié)構(gòu)和線寬精度的核心材料和工具。
目前中國半導(dǎo)體掩膜版的國產(chǎn)化率10%左右，90%需要進(jìn)口，高端掩膜版國產(chǎn)化率3%，miniLED和microLED產(chǎn)業(yè)升級也需要更多高端掩膜版。隨著中國市場需求的持續(xù)提升，掩膜版產(chǎn)能嚴(yán)重不足。并且中國半導(dǎo)體掩膜版的產(chǎn)業(yè)起步較晚，技術(shù)滯后，核心技術(shù)和裝備基本讓國外公司壟斷，特別是在設(shè)備、材料領(lǐng)域眾多技術(shù)處于“卡脖子”狀態(tài)，例如掩膜版制造的核心裝備光刻機(jī)、檢測機(jī)、測量機(jī)、修復(fù)機(jī)和貼膜機(jī)等都依賴進(jìn)口，嚴(yán)重制約中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。華中科技大學(xué)徐智謀教授團(tuán)隊(duì)致力于全套高端半導(dǎo)體光掩膜版的關(guān)鍵核心技術(shù)研發(fā)與量產(chǎn)，為“卡脖子”技術(shù)研究而努力。
【成果介紹】
具有建立180 nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)半導(dǎo)體掩膜版量產(chǎn)線相關(guān)核心技術(shù)；具備130 nm至28 nm半導(dǎo)體掩膜版研發(fā)、設(shè)計(jì)及驗(yàn)證能力。主要研究成果如下：
（1）工藝突破
團(tuán)隊(duì)掌握了掩膜版MEMS微納加工量產(chǎn)核心技術(shù)，如電子束光刻、激光光刻和納米壓印光刻等MEMS微納加工工藝的各類技術(shù)參數(shù)的搭配和優(yōu)化，以及大數(shù)據(jù)量軟件快速處理、補(bǔ)償?shù)取?/span>
電子束光刻工藝效果 激光光刻工藝效果
納米壓印光刻工藝效果
（2）裝備國產(chǎn)化
A.超高精度二維測量裝備
尺寸測量是驗(yàn)證掩膜版技術(shù)指標(biāo)的核心，主要包括關(guān)鍵尺寸測量(CD)和長尺寸測量(TP)。團(tuán)隊(duì)已掌握掩膜版的關(guān)鍵測量技術(shù)，達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，具有整套設(shè)備的整機(jī)制造能力。
TP測量是掩膜版制作的核心指標(biāo)，直接影響到客戶的套合精度，該測量設(shè)備一直由國外極少數(shù)廠商壟斷，且價格昂貴，一般在1000萬美元以上，高端限制對中國出口。團(tuán)隊(duì)目前正在攻克該項(xiàng)技術(shù)，已取得階段性成果。
B.缺陷修復(fù)裝備
掩膜版修補(bǔ)技術(shù)是提升良品率的關(guān)鍵手段，該技術(shù)一直為國外壟斷。團(tuán)隊(duì)已熟練掌握UV、DUV激光化學(xué)沉積技術(shù)及皮秒飛秒激光金屬處理技術(shù)，具備整機(jī)制造能力，可降低設(shè)備采購成本70%以上。
C.Pellicle自動貼膜裝備
隨著產(chǎn)品精度的提升和應(yīng)用領(lǐng)域的高端化，掩膜版貼膜是個不可缺少的重要環(huán)節(jié)。在IC制造領(lǐng)域100%掩膜版需貼Pellicle，在IC封裝領(lǐng)域90%以上需貼膜，在LED領(lǐng)域80%以上需貼膜。該貼膜設(shè)備一直國外公司壟斷，國內(nèi)廠家沒有提供，國外采購全自動貼膜設(shè)備需100萬美元左右。團(tuán)隊(duì)具備研發(fā)制造該設(shè)備的能力，貼膜精度±0.1mm，且有設(shè)備正式在產(chǎn)線運(yùn)營，制造成本可節(jié)約90%以上。
（3）廠房建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)
團(tuán)隊(duì)對 MEMS及其掩膜工廠工藝設(shè)備廠務(wù)設(shè)計(jì)有豐富經(jīng)驗(yàn)，掌握高等級防微震廠房結(jié)構(gòu)和設(shè)備平臺的設(shè)計(jì)施工，可達(dá)到VC-D級技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，滿足納米級生產(chǎn)技術(shù)要求。
【技術(shù)優(yōu)勢】
（1）掌握了高性價比掩膜版量產(chǎn)的關(guān)鍵核心技術(shù)，包括部分裝備的國產(chǎn)化，解決“卡脖子”技術(shù)難題，量產(chǎn)線建設(shè)成本節(jié)約30%以上；
（2）具備28 nm及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)掩膜版設(shè)計(jì)開發(fā)能力和驗(yàn)證平臺，驗(yàn)證周期可縮短3倍；
（3）擁有一支20多年以上掩膜版量產(chǎn)、研發(fā)和銷售經(jīng)驗(yàn)的隊(duì)伍，成熟的企業(yè)管理經(jīng)驗(yàn)，保證企業(yè)穩(wěn)步成長，確保投資風(fēng)險可控。
【技術(shù)指標(biāo)】
（1）量產(chǎn)掩膜版技術(shù)指標(biāo)：180 nm線；驗(yàn)證掩膜版技術(shù)指標(biāo)：28 nm線；
（2）國產(chǎn)化裝備主要技術(shù)指標(biāo)如下表：
關(guān)鍵尺寸測量(CD)技術(shù) |
最大可測量范圍 |
300mm×300mm |
最大可測量掩膜版厚度 |
1mm～8mm |
最小測量線寬 |
0.3μm |
測量精度 |
3nm (3σ) |
長尺寸測量(TP)技術(shù) |
測量范圍 |
10mm×10mm |
300mm×300mm |
重復(fù)精度 |
3σ<0.2nm |
3σ<10nm |
再現(xiàn)精度 |
3σ<1nm |
3σ<80nm |
缺陷修復(fù)裝備 |
可精確控制修補(bǔ)厚度誤差 |
<5% |
重復(fù)定位精度 |
<20nm |
修補(bǔ)精度 |
±0.1μm |
耐受性 |
耐強(qiáng)酸堿、超聲波清洗不脫落 |
Pellicle自動貼膜裝備 |
貼膜精度 |
±0.1mm |
廠房建設(shè)關(guān)鍵技術(shù) |
技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) |
VC-D級，滿足納米級生產(chǎn)技術(shù)要求 |
【技術(shù)成熟度】
可量產(chǎn)。
【應(yīng)用場景】
集成電路、LED照明、顯示及光通信等芯片制造行業(yè)。
【市場前景】
2021年全球半導(dǎo)體掩膜版市場規(guī)模約50億美元，中國市場約76億元；據(jù)中國半導(dǎo)體協(xié)會資料顯示，預(yù)計(jì)2025年中國半導(dǎo)體掩膜版市場規(guī)模將達(dá)到101億元，而國產(chǎn)化率10%左右，國產(chǎn)替代空間巨大。
建設(shè)一條小規(guī)模半導(dǎo)體掩膜版量產(chǎn)產(chǎn)線：可實(shí)現(xiàn)年銷售收入6000萬元，利潤1700萬元；建設(shè)一定規(guī)模的半導(dǎo)體掩膜版的量產(chǎn)產(chǎn)線：可實(shí)現(xiàn)年銷售收入6億元，利潤2.1億元。
【知識產(chǎn)權(quán)】
本成果擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，申請/授權(quán)17項(xiàng)發(fā)明專利。
【合作方式】
股權(quán)投資合作共建或政府孵化+中試線。
【專家介紹】
徐智謀：工學(xué)博士，教授、博士生導(dǎo)師。華中科技大學(xué)徐智謀教授團(tuán)隊(duì)在MEMS微納制造領(lǐng)域具有20余年的研究經(jīng)驗(yàn)，2019年“納米結(jié)構(gòu)光/電器件的制備機(jī)理與性能調(diào)控”獲得了湖北省自然科學(xué)獎三等獎(排名第一)。主導(dǎo)省部級以上縱向項(xiàng)目十余項(xiàng)，主要有：國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、國家重大儀器專項(xiàng)、國家863計(jì)劃項(xiàng)目(包括軍工863項(xiàng)目、863重大專項(xiàng))、國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目和武器裝備預(yù)先研究項(xiàng)目等。借助于光學(xué)與電子信息學(xué)院/武漢光電國家研究中心先進(jìn)的MEMS微納加工平臺，整合了一支高端半導(dǎo)體掩膜版生產(chǎn)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，掌握了高性價比掩模版量產(chǎn)的關(guān)鍵核心技術(shù)，包括部分裝備的國產(chǎn)化生產(chǎn)技術(shù)。這種高性價比掩模版可以用于集成電路、照明、顯示及光通信等芯片制造行業(yè)，具有廣闊的市場前景。
【聯(lián)系方式】
CG23007
