日前，半导体芯片生产中的重要工艺设备——“薄膜生长”实验装置在武汉通过验收。这项原创性突破可提升半导体芯片质量。

这套“薄膜生长”国产实验装置由“进样腔”“高真空环形机械手传样腔”等多个腔体和“超快飞秒双模成像系统”“超快电子成像系统”等多个构件组成，占地面积20余平方米。

“如同光刻工艺一样，半导体薄膜生长是芯片生产的核心上游工艺。”武汉大学副研究员吴改介绍了这套实验装置的工作原理：将硅、蓝宝石等衬底放入进样腔，通过“高真空环形机械手”将衬底转运至功能不同的腔体，实现衬底的预处理、薄膜生长、等离子体清洗等过程。

据介绍，半导体芯片制造过程十分复杂，主要包括硅片制造、集成电路设计、前道工艺和后道工艺四大环节数十道至数百道工艺。“薄膜生长”、光刻、蚀刻等依次皆属于前道工艺。

这套自主研制的“薄膜生长”国产实验装置，由武汉大学刘胜教授牵头，联合华中科技大学、清华大学天津高端装备研究院、华南理工大学、中国科学院半导体研究所、中国科学院微电子研究所等多家单位，历时5年完成。

刘胜教授受访时表示，“薄膜生长”采用传统的化学沉积方式容易产生污染和缺陷，影响半导体质量和性能。而这套实验装置引入超快激光，可以对整个“薄膜生长”过程中的缺陷进行监测和调控。

刘胜团队将半导体材料生长装备及测试装备集成设计和制造，攻克多项关键技术难题，设备真空互联，避免人为因素及外部环境对生长材料造成的不良影响，显著提高生长材料的质量。

今年9月，由三位院士领衔的国家自然科学基金委项目验收专家组，一致同意项目通过结题验收，并表示具有突出的原创性。