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生产型涂层沉积设备国产化初现曙光

  为了建立我国用于氮化镓激光器外延片生产用的金属有机物化学气相淀积(涂层沉积设备)研发及产业化基地,打破国外涂层沉积设备长期处于垄断的局面,2001年7月,中国科学院半导体研究所承担了北京市科学技术委员会新材料基地“氮化镓激光器关键技术研究”。经过科研人员两年的不断攻关,取得了关键技术的突破,近日通过专家验收。与此同时,中国科学院半导体研究所于2002年7月承担的“863”项目“适合氮化镓材料生产的涂层沉积设备和虚拟仿真系统”也取得较大的进展,顺利通过专家组的中期考核和评估。


  涂层沉积设备是制备氮化镓发光二极管和激光器外延片的关键设备,同时也是制备砷化镓、磷化铟等光电子材料和器件的主流方法。随着涂层沉积设备逐步在半导体制造业中得到广泛应用,全世界每年需要涂层沉积设备约200台。由于我国没有专门制备涂层沉积设备厂家以及定型化产品,使我国在这一领域受制于国外,研制国产的涂层沉积设备已是非常迫切。“十五”期间,“863”新材料领域作出了研制适合氮化镓生产的生产型涂层沉积设备的决定,与此同时北京市科学技术委员会也给予了相应的资助。


  涂层沉积设备是一项集半导体材料、流体力学、化学、机械、真空、电路和自动化控制多学科于一体的大工程,需要多学科人员的协同攻关,半导体所的科研人员克服了经费紧张,技术难度高的困难,突破了衬底旋转、三层流气源输入、均匀加热装置等关键技术,开展了涂层沉积设备生长室、原料输运系统、电路控制系统等方面的设计与研究工作,成功实现了一次生长3片2英寸衬底并具有自主知识产权的涂层沉积设备生产型样机,实现了衬底机座的公转/自转可独立调节、具有低成本的新型原料配送结构等功能。进行了GaN基激光器外延材料生长工艺研究,并发明了一项“化学原料配送系统”专利。


  涂层沉积设备已经在光电子材料和器件等研究和生产中得到广泛应用,市场前景广阔。研制出具有自主知识产权的涂层沉积设备将是发展我国光电子产业的关键环节,意义重大。特别是随着“国家半导体照明工程”的启动,涂层沉积设备的国产化已变得非常紧迫。面对国外的激烈竞争,科研人员将进一步完善涂层沉积设备的设计、工艺技术和设备的性能,加快国产化步伐,并争取与企业合作,尽快实现产业化,打破国外在涂层沉积设备长期垄断局面,为满足我国光电子产业的发展和“国家半导体照明工程”需求发挥积极作用。


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