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集成电路先导工艺研发中心
 
 
 
 
 
 

科研成果
 
  1.   科研成果: 

  研发中心自建立以来,主要取得的科研成果集中在3个领域,分别是 

  (1) 面向22纳米技术代的CMOS 器件集成关键技术研究 

  2012年,中国科学院微电子研究所集成电路先导工艺研发中心在22纳米 CMOS关键技术先导研发上取得突破性进展,在国内首次采用后高K工艺成功研制出包含后高K/金属栅模块的22纳米栅长MOSFETs,器件性能与国际工业界水平相当。在这一过程中,中科院微电子研究所与北京大学、清华大学、复旦大学和中科院微系统所的联合项目组完成了1647项专利申请,其中包括498项美国专利申请,为我国在集成电路领域掌握自主知识产权,取得国际话语权奠定了基础。 

  先导中心首先完成了采用工业界主流的单HKMG的工艺集成,所获得的器件在开关比、短沟道效应(SCE)抑制等方面性能优异,在未加应力的情况下获得的工作电流正常,可靠性与国际工业界数据相当(见图1-5)。在此基础上,创新性地完成了在成本、工艺复杂度和设计友好性上更具优势的单HKMG的工艺研发。该技术通过离子注入实现金属栅Vt在较宽范围的调节(n-MOSΔVt~1.2V; p-MOS: ΔVt~0.7V),所获得的CMOS器件和电路均表现优良。 

  (2) 面向14-16纳米技术代的FinFETs集成技术 

  先导中心从国内集成电路技术发展的需求出发,面向14-16nm集成电路技术节点,完成采用后高K工艺的FinFETs器件的工艺集成。其间,完成一系列全新的单项工艺模块的开发,包括体硅Fin形成/隔离、三维假栅平坦化及侧墙形成、源漏选择性外延生长、三维全后栅高K金属栅的形成等。后高K工艺的栅长为25-35nm的体硅FinFET电学特性正常,输入和转移特性良好,器件结构参数和电学特性与国际工业界数据相当(图2-3)。采用全ALDK金属栅的FinFETs可实现良好的Vt和器件特性的离散性控制(图4-5)。同时,已解决FinSi/GeSi选择性外延,工艺集成进行中(图6)。 


  (3) 对外技术服务 

  8寸先导工艺平台建立运行以来,研发中心对外技术服务的客户数量和次数逐年增加。截止目前,大学、研究所和企业客户已达120多家,对外技术服务共计409次。 

 

  鉴于客户和项目保密等原因,适当选取4个对外技术服务项目作为介绍: 

  对外研发服务举例():石墨烯器件工艺开发 

 

 

 

  与清华大学合作,开发出性能相对优良的石墨烯MOSFET器件,工艺稳定,器件有较高良率。研究结果发表在国际知名刊物NaNo letter以及Applied Physics letter上,受到业界广泛关注。 

  Ref: (1) H. Lv, et al, APL, 2013, 103: 193102 

  (2) Lyu H, et al. Nano Lett. 2015. DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b02503 

  对外研发服务举例() 3D RRAM存储器工艺开发 

 

  与我所刘明课题组合作,在国际上首次实现了四层堆叠结构的垂直交叉阵的新型自选通阻变器件。该器件结合了阻变功能层与低漏电阈值转变层,实现了低漏电、高选择比、低功耗等特性。相关研究论文入选了2015IEDM会议。 

  对外研发服务举例() 硅基生物芯片工艺开发 

 

 

 

  与欧洲及美国2家公司合作,研发硅基生物芯片,包括细菌筛,微流控芯片以及光学生物传感器。目前已取得阶段性研发成果,距产品应用还有一步之遥。 

  对外研发服务举例() 硅基光电芯片工艺开发 

 

 

  光子计数谱以及增益曲线 器件的I-V测试曲线 

  与欧洲一家公司合作,开发硅光电倍增管工艺,目前1x1mm尺寸器件性能已经接近应用水平。该器件可对极微弱光进行探测,其具有拥有广阔的应用前景,包括高能物理、空间物理、安全检查、医学影像等领域。 

 

 

 

 

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