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我院研究小组在推进集成电路摩尔定律上取得重要进展
发布时间：2015-10-29
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我院（微电子与固体电子学专业）几位学生（刘红义，韩婷，周俊等）的5篇论文，被明年在硅谷（San Jose，2016年2月21-25日）举行的国际最高水平集成电路光刻及制程技术会议SPIE Advanced Lithography接收为口头报告（oral presentation）。
高端芯片制造技术，由于其知识和资本密集型的特点，我国几代科学家和工程师虽历经不懈努力，仍然无法追上世界技术前沿，每年需要进口2000多亿美元的芯片。其中最主要的原因是集成电路技术并不是传统的产业，经过长期发展，技术日趋饱和停顿，从而让落后国家有机会利用“后发优势”快速缩小差距。相反地，世界集成电路产业50多年来，在诸多产业人士多次预测摩尔定律已经快要失效的质疑声中，一直按照指数增长的速度（摩尔定律预测芯片的晶体管密度每18-24个月增长一倍）高速发展。但是，由于光刻技术的物理极限，14纳米以下的电路图案已经从传统的二维设计演变成一维规则设计，以保证大规模生产的良率。其光刻技术路线是先用特殊的工艺形成一维高密阵列，然后设计几个切孔掩模，通过曝光和刻蚀步骤，把一维阵列切成所需的图案。这样一来，集成电路制造的核心难题，就从以前追求阵列的高密度，演变成了如何精确控制纳米尺度的切孔边缘定位和孔径大小。这个技术挑战，被Intel光刻专家称为“延续摩尔定律的基石”。为了解决这个世界性难题，我校陈毅坚副教授领导的科研小组，提出了利用交替材料的自对准多重图案成形技术（self-aligned multiple patterning）和选择性刻蚀（selective etching）相结合的新方法，把边缘定位误差产生的负面影响显著缩小。理论计算表明：采用该方法（优化后）的工艺技术，可大幅提高工艺良率。初步的估计是：如果成功地运用于大规模集成电路的生产，该技术至少可以帮助摩尔定律再往前推进两代。本研究结果在SPIE Advanced Lithography会议投稿后，立即引起了大会的高度兴趣。5篇相关的器件，工艺，电路，电子设计自动化（EDA）论文，都被接受为口头报告；其中有几篇论文，报告次序还被排在相应课题单元的首位和第二位。
另外，该小组在过去一年中，还在下一代晶体管器件模型和三维集成技术研究上取得重要进展，2篇科研论文发表在半导体器件核心国际期刊IEEE Transactions on Electron Devices上。
高端芯片制造技术，由于其知识和资本密集型的特点，我国几代科学家和工程师虽历经不懈努力，仍然无法追上世界技术前沿，每年需要进口2000多亿美元的芯片。其中最主要的原因是集成电路技术并不是传统的产业，经过长期发展，技术日趋饱和停顿，从而让落后国家有机会利用“后发优势”快速缩小差距。相反地，世界集成电路产业50多年来，在诸多产业人士多次预测摩尔定律已经快要失效的质疑声中，一直按照指数增长的速度（摩尔定律预测芯片的晶体管密度每18-24个月增长一倍）高速发展。但是，由于光刻技术的物理极限，14纳米以下的电路图案已经从传统的二维设计演变成一维规则设计，以保证大规模生产的良率。其光刻技术路线是先用特殊的工艺形成一维高密阵列，然后设计几个切孔掩模，通过曝光和刻蚀步骤，把一维阵列切成所需的图案。这样一来，集成电路制造的核心难题，就从以前追求阵列的高密度，演变成了如何精确控制纳米尺度的切孔边缘定位和孔径大小。这个技术挑战，被Intel光刻专家称为“延续摩尔定律的基石”。为了解决这个世界性难题，我校陈毅坚副教授领导的科研小组，提出了利用交替材料的自对准多重图案成形技术（self-aligned multiple patterning）和选择性刻蚀（selective etching）相结合的新方法，把边缘定位误差产生的负面影响显著缩小。理论计算表明：采用该方法（优化后）的工艺技术，可大幅提高工艺良率。初步的估计是：如果成功地运用于大规模集成电路的生产，该技术至少可以帮助摩尔定律再往前推进两代。本研究结果在SPIE Advanced Lithography会议投稿后，立即引起了大会的高度兴趣。5篇相关的器件，工艺，电路，电子设计自动化（EDA）论文，都被接受为口头报告；其中有几篇论文，报告次序还被排在相应课题单元的首位和第二位。
另外，该小组在过去一年中，还在下一代晶体管器件模型和三维集成技术研究上取得重要进展，2篇科研论文发表在半导体器件核心国际期刊IEEE Transactions on Electron Devices上。