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海高赛复赛入围项目展示系列(一)-Hole FinFET技术

活动
豆豆23天前
海高赛复赛入围项目展示系列(一)-Hole FinFET技术

原标题:海高赛复赛入围项目展示系列(一)-Hole FinFET技术


2018中国·海淀高价值专利培育大赛(海高赛)已经进入复赛准备阶段,即日起将对入围复赛的高价值专利培育项目内容进行公众展示。在海高赛复赛中,参赛项目将就专利质量和专利培育情况展开激烈竞争。敬请关注“海高赛”!


项目名称:新型晶体管Hole FinFET

牵头单位:中国科学院微电子研究所


发展半导体产业核心技术的重要性


当前中国经济总量稳居世界第二,对世界经济增长贡献率超过30%,经济实力、国防实力和综合国力进入世界前列,与唯一超级大国美国的差距在不断缩小。在经济迅速发展的同时科技也蓬勃发展,国际科技论文总量世界第二,被引量世界第二,发明专利申请量和授权量世界第一,全社会R&D支出占GDP比重超过欧盟15国平均水平。半导体产业是国民经济中的先导型、战略性基础产业, 对国家信息安全有重要影响。但目前的现状是,中国作为世界上最大的半导体芯片消费市场,长期以来中国集成电路严重依赖进口,贸易逆差持续扩大。2016年世界半导体市场销售额达到3297亿美元,集成电路约占半导体市场的80%。我国集成电路市场已占全球近一半的市场份额,而产品自给率却不足10%。如何加强中国半导体核心技术的深入研发并提高国际竞争力已成为重中之重。


另一方面,在今年3月下旬美国开启的贸易战中,美国商务部对中兴通讯实施精准打击,禁止美国企业向中兴通讯销售元器件。6月12日中兴通讯与美国商务部达成《替代的和解协议》,支付总计14亿美元民事罚款。美国参议院却通过法案将恢复禁止向中兴通讯销售美国配件的禁令,目的在于禁止美国企业向中兴通讯销售元器件,这些禁售的元件器几乎没有国产芯片厂商可提供替代品。如今,美国贸易代表办公室公布再次对华开出征税清单,将对从中国进口的约500亿美元商品加征25%的关税。征税清单重点打击的还是国产半导体元器件。通过这次贸易战,中国从国家领导层到各级政府,更深层次看到大力发展芯片行业的重要性,行业内也疾呼提高自主知识产权的创新。


Hole FinFET专利组合已获得的成绩


逻辑芯片、存储器和处理器是集成电路中规模最大的三大领域,金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是用于该三大领域中最为核心的半导体器件。北京中科微知识产权服务有限公司(下文简称“中科微”)联手中国科学院微电子研究所(下文简称“微电子所”),采用专利运营与技术研发紧密结合的方式,旨在推进运营高价值知识产权。本次推广的Hole FinFET专利(专利号:ZL201210065168.1)涉及半导体器件及其制造方法,属于代表未来16nm及以下技术节点主流的三维鳍式场效应晶体管(FinFET)器件结构和制造工艺,作为关键技术之一荣获2014年度中国科学院杰出科技成就奖、2016年度中国电子学会科学技术奖一等奖、2016年度北京市科学技术奖一等奖。本专利是中国科学院微电子研究所FinFET专利组合中的核心专利之一。本专利相关的技术已申请发明专利14项并形成相应专利组合,该专利组合中已授权中国专利8项,已授权美国专利5项,另有1项中国申请正在办理授权手续。该专利组合被包括TSMC、IBM、AMD、三星、英飞凌和中芯国际等国内外半导体巨头引用达41次,对整套关键技术形成了多层次的有效保护。


根据美国著名专利咨询公司LexInnova 2016年度发布的FinEFT技术专利分析报告,微电子所以210件FinFET专利排名全球第11,是中国大陆唯一进入前20名的单位。尤为突出的是,微电子所的FinFET专利质量排名超越了美国Intel和IBM、韩国三星、台湾台积电、日本Sony和Toshiba、欧洲英飞凌等位居全球第1。微电子所在FinFET的高K金属栅、源漏接触、沟道工程等高端晶体管制造工艺必备的多项关键技术领域打破了国外半导体巨头在该技术领域的知识产权壁垒,在集成电路制造最新技术代的关键技术领域形成了较系统的知识产权布局并在国际上占据了一定地位。


Hole FinFET解决的技术问题及技术方案说明


在过去近半个世纪,一直通过核心器件特征尺寸的微缩来实现半导体芯片的集成度和性能的提高以及制造成本的降低。然而,随着MOSFET的尺寸按比例不断缩小,栅电极对沟道的控制能力严重削弱,导致严重的短沟道效应并降低器件的性能。传统的平面器件无法抑制日益严重的短沟道效应和维持驱动性能的提高,FinFET技术是克服上述挑战的主要手段之一,已经成为未来16nm及以下技术节点器件结构的发展方向,并已被三星、台积电和Intel等公司用于大规模生产。


海高赛复赛入围项目展示系列(一)-Hole FinFET技术


常规的平面MOSFET包括由栅电极、栅绝缘层和半导体层构成的三明治结构,在半导体层中包括位于栅电极下方的沟道区和位于沟道区两侧的源/漏区。在源/漏区上可以形成硅化物层,利用通孔将硅化物层与源/漏电极相连,从而减小器件的寄生电阻和寄生电容。虽然平面MOSFET比FinFET具有更小的寄生电容和寄生电阻,并且与FinFET和全耗尽SOI(FD-SOI)型平面MOSFET器件相比,应力工程能够更容易地应用于体硅平面MOSFET以进一步提高晶体管性能,但是,平面MOSFET受到短沟道效应的不利影响,导致器件的阈值电压随沟道长度和漏端电压的变化而波动,减小了栅极对开关电流的控制,从而降低了器件性能。FinFET包括在半导体鳍片(Fin)中间形成的沟道区和在鳍片两端形成的源/漏区,栅电极在沟道区的两个侧面包围沟道区(即双栅结构),鳍片中的沟道区厚度很薄,使得整个沟道区都能受到栅极的更强控制,比常规的平面MOSFET能够更好地控制短沟道效应。然而,本领域的技术人员还不能利用常规的FinFET结构实现寄生电阻和寄生电容的同时减小。如何更好地控制器件的短沟道效应并减小寄生电容和寄生电阻以提高器件的性能是本领域面临的世界性共性技术难题。


本专利提出了一种兼具平面晶体管(MOSFET)和三维晶体管(FinFET)共同优点的新型晶体管:  hole FinFET ,解决半导体制造领域中在抑制器件的短沟道效应的同时减小寄生电阻这一世界性共性技术难题。


海高赛复赛入围项目展示系列(一)-Hole FinFET技术

海高赛复赛入围项目展示系列(一)-Hole FinFET技术


在本专利的技术方案中,半导体器件包括:鳍1002";与鳍相交的栅电极(栅介质1007"和栅导体1008");贯穿鳍和栅电极的通孔;形成在鳍两端的源区和漏区;形成于通孔中的导电接触部1014,与鳍电隔离,且与栅极电接触,其中,半导体器件形成于绝缘体上半导体(SOI)衬底上,该SOI衬底包括依次形成的第一半导体层1000、绝缘体层1001和第二半导体层1002,鳍由第二半导体层形成,且通孔贯穿第二半导体层从而终止于绝缘体层。


本专利技术方案是对现有的常规FinFET器件的改进,在SOI衬底上形成半导体鳍片,并在鳍片两端形成源漏区,在鳍片两侧设置栅极介质层和栅极导体,导电接触部贯穿鳍片并与鳍片电隔离而与栅极导体电接触。本发明的MOSFET器件结构不同于常规的FinFET,因为栅极设置在鳍片两侧并且具有贯穿鳍片且与栅极导体电接触的导电接触部,沟道区设置在鳍片中位于贯穿鳍片的导电接触部两侧的薄层中,而常规的FinFET设置成双栅结构并包围鳍片的中间部分的沟道区。


通过采用本专利的技术方案,在减小源漏之间电阻的同时,并未增大栅极与源漏区之间的电容,有利于改善RC延迟,提升器件性能。同时,本专利的技术方案可以采用较厚的源漏区来减小寄生电阻。还可以在鳍片邻接沟道区的部分形成延伸区,减小载流子的传导路径长度,从而进一步减小与寄生电容和寄生电阻有关的寄生作用。另外,还可以在源/漏区形成较厚的应力层,用来增加薄的沟道区的应力,从而进一步提高器件的开关速度。并且,本专利的技术方案中由于贯穿鳍片形成了自对准导电接触部而使得沟道区非常薄,且可以利用平面MOSFET器件中采用的超陡后退阱(SSRW)工艺进一步减小沟道厚度,因此沟道区可以受到栅极的完全控制,从而减小了短沟道效应。


因此,本发明的技术方案解决了半导体制造领域中在抑制器件的短沟道效应的同时减小寄生电容和寄生电阻的这一世界性共性难题。MOSFET是集成电路中应用最为广泛和最重要的关键器件。本专利的技术方案可以替代现有的常规MOSFET器件结构和制造方法,在提升器件性能、减小器件功耗和降低制造成本方面比现有的MOSFET器件具有明显优势。


Hole FinFET相关的社会效益


微电子所以专项集成电路先导工艺研发中心(产学研联盟)的名义,将包括Hole FinFET专利组合在内的1493项专利/专利申请以普通许可方式联合授权许可给武汉新芯集成电路制造有限公司,合同金额1000万美元(6787万人民币,其中入门费617万元,销售额提成6170万元),在国内第一次实现集成电路先导技术的成套专利许可,表明我国在全球集成电路竞争领域开始拥有自己的话语权和“知识产权保护伞”。微电子所还派遣专业技术人员、科研人员到武汉新芯,基于许可专利技术进一步产业化合作开发,完成了12吋生产线上FinFET成套基础工艺的研发,并实现了大规模集成电路工艺技术的规模转移。


 此外,微电子所还将包括Hole FinFET专利组合在内近千项专利许可给国内龙头集成电路公司,许可金额等具体信息先处于保密状态。


武汉新芯对微电子提供的FinFET基础工艺研发给予了高度评价,“成功地在武汉新芯12英寸生产线上完成了FinFETs基础工艺的二次开发”,“实现了大规模集成电路工艺技术的若干技术成果从基础科研到产业开发的转移,由此也促进了产业界关注的核心技术的深入开发”。武汉新芯“将中国科学院微电子研究所22-14纳米集成电路器件工艺先导技术的技术发明成果进行了推广应用”,如“三维立体器件基础制造工艺”,“上述技术成果满足了高端逻辑与非挥发存储集成电路产品对…核心器件栅极结构的技术要求,所用技术的水平达到国际同类产品水平,填补了国内空白”。


微电子所通过“专利导向下的研发战略”,在集成电路FinFET关键工艺形成了较系统的自主知识产权体系,基本实现了“你中有我”,为实现中国企业的专利保护伞奠定了坚实的基础。


(后附:海高赛复赛决赛阶段合作伙伴征集通知)




2018中国·海淀高价值专利培育大赛

复赛决赛阶段合作伙伴征集通知


2018中国·海淀高价值专利培育大赛(简称“海高赛”)海选阶段已经结束,为了更好地做好大赛复赛、决赛阶段的组织工作,海高赛组委会及所属各专项工作组计划面向社会各界征集复赛、决赛阶段的合作伙伴,具体方案如下:


一、 复赛专利评议合作机构征集


大赛复赛阶段将设置针对参赛专利的评议答辩环节,将邀请专利检索分析专业机构对参赛项目的专利挖掘、布局和撰写情况进行分析点评,并由参赛队伍进行答辩。


现征集该环节中参加参赛项目专利评议的专业服务机构现场提供专家咨询,每个机构提供一名专利检索分析专家参加专利评议。


征集条件:

(1)从事专利检索分析和知识产权评议工作的专利代理机构、专利咨询机构和信息服务机构等。

(2)参加评议的专家应至少具有十年以上本领域工作经验。

(3)能够严谨、客观、公正和专业地对项目专利进行评议。


有意参加复赛专利评议的机构请于2018年7月2日(星期一)下班前将机构简介、评议专家简介和联系人信息发送到以下邮箱:izhiliao@cnipr.com;huangwc@mqpat.com。


组委会在对申请参加的评议机构进行审核后确定合作对象,并在大赛复赛环节对评议机构进行介绍,以及在复赛和决赛环节宣传活动中注明评议合作机构名单。


组委会咨询电话及联系人为:

冯琳琳:18501358115;

黄伟才:13683600172。


二、复赛、决赛赞助合作机构征集


大赛复赛和决赛阶段采取公开比赛形式,并将通过多种媒体形式进行宣传推广,为了进一步扩大大赛社会影响力,特在复赛和决赛阶段征集大赛赞助合作机构。


主要赞助内容包括:

(1)大赛独家冠名权:最晚从复赛举办当天起,独家冠名机构获得大赛“XX杯”独家冠名权,并享受大赛全部赞助合作权益支持

(2)大赛赞助合作单位:最晚从复赛举办当天起,赞助合作机构成为大赛复赛和决赛阶段的赞助合作单位,并享受大赛部分赞助合作权益支持。


有意参加赞助合作的机构请于2018年7月2日(星期一)下班前与组委会联系了解详情。


组委会咨询电话及联系人为:

黄伟才:13683600172;

周    鹏:13426108820;

冯琳琳:18501358115。


三、 决赛展览展位合作机构征集


大赛决赛阶段将邀请国内著名企业家、科学家、投资人等担任评委,参赛项目采取现场路演和答辩形式比赛,重点考察项目的技术先进性和市场竞争力等。决赛现场为满足创新创业项目和知识产权服务机构展览展示的需求,现提供部分展位和展览空间。


有意参与展览展示的机构请于2018年7月2日(星期一)下班前与组委会联系了解详情。


组委会咨询电话及联系人为:

周   鹏:13426108820;

江   娟:13121424007;

冯琳琳:18501358115。

附:

2018中国·海淀高价值专利培育大赛海选阶段入围公告



来源:IPRdaily中文网(IPRdaily.cn)

编辑:IPRdaily赵珍          校对:IPRdaily纵横君


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