一個(gè)普通的夜晚，當(dāng)城市逐漸褪去一天的忙碌，中國(guó)電科產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)研究院芯片工藝線上依然燈火通明。

廠房?jī)?nèi)，國(guó)產(chǎn)高能離子注入設(shè)備一字排列，科研人員緊盯設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。他們正在進(jìn)行一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)的離子注入技術(shù)工藝研發(fā)，而這是碳化硅芯片生產(chǎn)的關(guān)鍵工藝。碳化硅芯片主要應(yīng)用于電力電子領(lǐng)域，在集成電路發(fā)展中發(fā)揮重要作用。碳化硅材料具有特殊性，無(wú)法使用傳統(tǒng)的高溫?cái)U(kuò)散工藝進(jìn)行器件摻雜，以往成熟的技術(shù)手段在這項(xiàng)任務(wù)中顯得力不從心。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)閱讀了大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，在最新研發(fā)成果中尋找思路；實(shí)地走訪，查看分析各種技術(shù)路線的優(yōu)劣利弊；與全國(guó)最優(yōu)秀的專家學(xué)者深入交流，積極聽取意見建議。“這過(guò)程是痛苦的，仿佛大海撈針一樣，不知道路在哪里，什么時(shí)候可以找到。”團(tuán)隊(duì)成員回憶那段時(shí)期，依然感慨不已。后來(lái)，離子注入技術(shù)受到他們關(guān)注。離子注入技術(shù)是近30年來(lái)國(guó)際上蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用的一種材料表面改性技術(shù)，在集成電路核心裝備——離子注入機(jī)中得到廣泛應(yīng)用。這是一種更為先進(jìn)的工藝途徑，很有希望更好地解決碳化硅摻雜問(wèn)題。

將離子注入技術(shù)應(yīng)用于碳化硅材料，在國(guó)內(nèi)當(dāng)時(shí)還是空白，對(duì)于攻關(guān)團(tuán)隊(duì)來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)全新的重大挑戰(zhàn)。離子注入工藝中摻雜的濃度、分布、深度等關(guān)鍵參數(shù)，直接決定器件的可靠性。要做好這件事，就相當(dāng)于在納米級(jí)的舞臺(tái)上起舞，做各種精巧復(fù)雜的動(dòng)作。難度之高，可想而知。

項(xiàng)目之初，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)就提出非常高的技術(shù)指標(biāo)。此后，從天微微亮到黑夜，辦公樓內(nèi)總能看到科研攻關(guān)人的身影，他們要么在計(jì)算機(jī)屏幕前持續(xù)優(yōu)化仿真，要么身穿凈化服在工藝廠房忙碌。他們通過(guò)對(duì)工藝步驟的精細(xì)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)條件的不斷改進(jìn)，以及對(duì)參數(shù)指標(biāo)不斷提升，一步步將結(jié)果優(yōu)化，最終達(dá)到目標(biāo)。

目前，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完全掌握在碳化硅中摻入氮、鋁等元素的技術(shù)，離子注入工藝可以做到精確定義摻雜的濃度、分布、深度等關(guān)鍵參數(shù)。“這是艱難的過(guò)程，也是全方位的提升過(guò)程。”攻關(guān)團(tuán)隊(duì)成員表示。功夫不負(fù)有心人，他們?nèi)σ愿皩?shí)現(xiàn)了所有技術(shù)指標(biāo)。

經(jīng)過(guò)不懈努力，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已經(jīng)突破了包括離子注入技術(shù)在內(nèi)的一大批碳化硅芯片技術(shù)，部分技術(shù)代表當(dāng)前碳化硅電力電子器件的最高水平，實(shí)現(xiàn)了碳化硅芯片在汽車等領(lǐng)域規(guī)模應(yīng)用。

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