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原标题:惟愿此生长报国

近日,刘玉岭教授(中)在实验室为学生现场演示操作试验器材。 记者 张 昊摄

“北京生产线那边打来电话,调整后的参数您看是不是可行”“这个单子需要您签下字”“下午的研讨会跟您再确定下几点出发”……健步如飞走在前面,几个年轻人小跑追在身后,这是刘玉岭的日常状态。77岁的他,如今依然担任河北工业大学微电子技术与材料研究所所长。

从1974年投入到微电子行业技术研究开始,40多年来,刘玉岭坚守在产学研第一线,建立了化学机械平坦化(cmp)动力学理论,开创了以化学作用为主的碱性cmp技术路线,解决了集成电路(ic)发展的平坦化技术难题。5次获得国家技术发明奖,27次获得省部级技术发明及科技进步奖,65项国家发明专利授权、6项美国专利授权……

走出书房 深入厂房

每年带研究生,每周坐火车往返于北京生产一线和河北工业大学,每天都要听课题汇报。本该是颐养天年的时候,刘玉岭却总是忙个不停。

“生产一线,永远都会有待解的难题。”刘玉岭常常这样告诉自己的学生。作为科研人员,为什么要如此关注改进生产工艺?“刚入行时,在车间解决的一次难题,让我意识到了实践应用的重要。”刘玉岭说。

1974年,毕业于南开大学的刘玉岭被调到河北工学院(河北工业大学前身)半导体材料研究所工作。当时,我国微电子行业相对于世界先进水平还落后很多,为取得技术突破,天津市专门组织了攻克集成电路生产的大会战,作为技术骨干的刘玉岭积极参与其中。

会战中碰到的一大难题让大家十分困扰:集成电路符合要求的硅单晶衬底在测试时显示很好,可一旦应用到集成电路的器件生产中,缺陷率就会几十倍甚至上千倍地增加。

“搞科学研究,不就是要不断地发现问题、解决问题吗?”难题反而激发了刘玉岭的探索热情。

他来到天津一家微电子生产厂家,想让工人传授生产一线的门道。“为了取得工人师傅的信任,我主动接近他们,给师傅们打水、扫地,帮着干杂活儿。”一年时间,刘玉岭天天往车间跑,不仅掌握了整个生产工艺,还发现了工厂生产过程中一个很重要的问题。

“有一个环节,需要把集成电路原件从室内温度瞬间加热到1200℃,之后又需要从1200℃降到室温。”刘玉岭认为,就是这个忽冷忽热过程造成了硅单晶的缺陷。

经过反复试验,刘玉岭印证了问题产生的根源。很快,他帮着工人师傅调整了生产环节,缺陷率得到控制,成品率明显提高。

这次成功解决生产一线的问题,让刘玉岭意识到,科研不是关起门来做研究,必须走出书房、深入厂房,接上地气。

从硅、玻璃到蓝宝石等人工晶体加工,从微电子公司技术应用到神舟系列飞船专用集成电路……“发明创造要讲实用性,坚持厂校合作、产学结合,才能对科研和生产都有帮助。”把握住了这个方向,刘玉岭带领他的团队不断取得突破。

没有最好 只有更好

在微电子研究所二楼的会议室陈列柜上,摆放着60多张发明证书和奖励证明。

“这些研究成果,您最看重哪个?”面对记者提问,刘玉岭笑着摆摆手。

“成果都是过去的了,现有的材料、现有的技术,都不是最好的,创新是无止境的。”

没有最好,只有更好——这是刘玉岭的理念,更是他的坚持。

“我国是世界上最大的集成电路产品应用市场,但长期以来,核心技术都掌握在别人手里。”刘玉岭看在眼里,急在心上。

为了尽早摆脱受制于人的状况,国家设立了“极大规模集成电路制造装备及成套工艺”重大专项,集中科研力量进行自主攻关。2009年,经国务院批准,河北工业大学作为牵头单位承担了这个项目,刘玉岭成为项目组带头人。

“我们所能做的就是尽早取得科研成果,摆脱技术发达国家的制约,在国防和经济建设中尽快发挥重大作用。”在立项时,刘玉岭这样说。

一个5毫米×5毫米的主流芯片里面有数十亿个元器件,而每条导线直径只有65纳米,相当于人发丝直径的千分之一。如何用这么细的导线将诸多元器件连在一起并稳定发挥作用,是世界公认的技术难题。

项目启动时,刘玉岭带领团队确定了不同于国外的技术路线、研究方法和材料材质。“随着微电子技术的进一步发展,国际上常用的酸性cmp技术显现出多项亟待解决的技术难题。”刘玉岭说,“针对这一情况,我们采用了具有自主知识产权的碱性化学机械抛光技术。”

事实上,一些发达国家也曾关注过碱性路线,但由于铜在化学活动顺序表中是氢后金属,在碱性条件下的产物氧化铜、氢氧化铜等不溶于水,这条路一度被认为走不通。

果不其然,在立项评审时,有专家提出:“目前国际上用的都是酸性,你用碱性的,行吗?”在质疑声中,刘玉岭和他的团队开始了四年的研究。

“研究的过程并不顺利,发现问题我们常常熬通宵解决。”刘玉岭说。

“原始创新,技术先进,适于工业应用。”2012年12月26日,项目以优秀的成绩通过验收。至今他还记得当初质疑的那位专家在验收时说的话:“刘教授,你兑现了立项时的承诺啊!”

多做一点 再做一点

“项目通过评审只是迈出的一小步,将02重大专项一期平坦化项目完成国产化替代,才是我想要实现的梦想。”刘玉岭说,此项目的顺利实施,可以解决我国高端集成电路核心材料的国产化,打破国外的技术制约。

2017年6月,刘玉岭主动找到了我国最先进的集成电路制造公司——中芯国际集成电路制造(北京)有限公司,开始在这家企业进行抛光液产品的产业化生产线验证。

这段时间,刘玉岭过起了京津之间的“双城生活”:“周一坐火车赶到北京,一线很多事情等着我;周五晚上要回来,学生在等着我。”

在学校时,早晨8时一过,就会有六七名学生围坐在刘玉岭的办公室里。“第一件事就是听学生汇报,遇到问题及时解决。”刘玉岭说,他和学生联系很紧密,即便在楼道里碰上,也会问一下研究情况。

“作为工科院校的老师,要培养学生爱国主义精神和创新精神,用实业报国。”早在1993年,刘玉岭就出版了创新教育著作《实用发明创造工程学》,作为选修课程教材培养学生创新能力。

“刘老师每天工作时间比我们都长,走路比我们都快。”河北工业大学信息工程学院老师、微电子研究所副研究员何彦刚,2010年加入刘玉岭的团队。他告诉记者,跟着刘玉岭出差,议程一结束,他就要求团队改签车票,即刻赶回学校里。“我们劝他多休息,他总说学校还有事情。”

2013年初,在国家02重大专项年度总结会上,河北工业大学项目团队被评为优秀团队,在138个团队中,仅有5个获此殊荣。复旦大学是该项目的校外合作者之一,对刘玉岭团队有很高的评价:“和他们一起合作,结果是一加一大于三。”

“每看到一项新的成果,我分析它的先进性之后再深入分析还有哪些不完善的地方,然后自己想尽办法去解决问题。”刘玉岭不仅自己这样做,还要求自己的学生必须接近世界技术前沿,去发现问题并通过研究找到解决的办法。如今,刘玉岭培养的硕士、博士已经有100多名。

眼下,刘玉岭带领他的团队正在进行02重大专项二期项目“20-14nm集成电路碱性抛光液与清洗液的研发”。“能一直为国家做事,我觉得很踏实。”刘玉岭说。(记者 尹翠莉 见习记者 桑 珊)

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