“90納米碳基集成電路關鍵工藝研究”課題通過驗收_風聞
CCUS-2021-11-11 16:47
11月4日，由北京元芯碳基集成電路研究院主持，北京元芯碳基集成電路研究院、北京華碳元芯電子科技有限責任公司、北京大學、北京昂瑞微電子技術股份有限公司共同承擔北京市重點研發項目中的“90納米碳基集成電路關鍵工藝研究”課題驗收會在亦莊金田工業園區舉行。驗收會上，驗收組專家認真聽取了課題負責人張志勇教授的結題彙報，查看了相關資料和樣品實物，參觀了正在建設中90納米工藝先導線。經過嚴格認真評審，驗收專家組認為課題承擔單位完成了任務書規定的研發任務，達到了考核指標要求，一致建議該課題通過驗收。
集成電路芯片是現代信息技術的基石。目前主流的硅基半導體技術由於受加工技術、器件物理極限等方面的限制，面臨日益嚴峻的發展挑戰，急需尋找新的信息器件推動未來電子學的發展。碳基集成電路具有加工温度低、工作速度快、功耗低、更易實現三維異構集成等優勢，最有可能成為後摩爾時代集成電路的顛覆性技術之一。理論仿真結果表明，採用三維集成的碳基集成電路較傳統集成電路具有1000倍的性能功耗綜合優勢。根據已有研究成果估算，90納米碳基集成電路技術可達到硅基主流28納米技術節點的綜合性能。因此，90納米集成電路技術是碳基集成電路技術走向應用的關鍵節點。
圖1 北京大學碳基電子學研究中心“十三五”科技創新成就展成果其中包括全球領先的碳基無摻雜CMOS技術、5納米柵長的碳基晶體管制備、4英寸晶圓碳基集成電路批量加工技術、8英寸半導體碳納米管晶圓、碳基原型芯片
值得關注的是，本課題在開展過程中，克服了場地和設備上的種種困難，在90納米碳基技術的材料製備、關鍵工藝及器件性能、應用探索等方面均取得了可喜成果：
在材料方面，研發了高半導體純度（99.9999%以上）、密度可調控（50根/um-200根/um）的高質量8英寸碳管陣列薄膜材料，國際上首次將碳管材料推進到業界公認的集成電路可用的有效區間；
在工藝和性能方面，實現了滿足90納米技術節點的線條寬度和間距以及對於所用金屬、介質的高效刻蝕工藝，能夠開展90納米技術節點的碳基晶體管流片，製備出了相同技術節點下碳基中全球性能最好、優於硅基商業器件的晶體管；
在應用探索方面，發揮碳基材料性能和器件結構簡化優勢，開發了性能最好的碳基高頻射頻器件、高靈敏的氣體和生物傳感芯片、輻照免疫的器件和電路，展示了碳基集成電路的應用前景。
這些都為後續90納米碳基集成電路完整工藝以及先導線建設打下了堅實的基礎，將進一步加快碳基集成電路技術的發展和相關應用的產業化步伐。