復(fù)旦大學(xué)mems經(jīng)典案例

復(fù)旦大學(xué)

MEMS報(bào)告一、研究機(jī)構(gòu)二、研究方向三、儀器設(shè)備四、研究成果及發(fā)表文獻(xiàn)一、復(fù)旦大學(xué)MEMS相關(guān)研究機(jī)構(gòu)邯鄲校區(qū)微電子樓張江校區(qū)微電子樓復(fù)旦大學(xué)作為我國(guó)微電子學(xué)科的創(chuàng)立者之一，又地處我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)最聚集的地區(qū)上海，具有建設(shè)好微電子學(xué)院的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院圍繞國(guó)家重大需求，在高端人才培養(yǎng)、科學(xué)研究和成果轉(zhuǎn)化上，以創(chuàng)新的模式實(shí)現(xiàn)“政產(chǎn)學(xué)研用〞的無縫聯(lián)接，將為支撐我國(guó)半導(dǎo)體芯片產(chǎn)業(yè)跨越式開展做出更多奉獻(xiàn)。

〔2〕微納電子器件與工藝實(shí)驗(yàn)室

二、復(fù)旦大學(xué)MEMS相關(guān)研究方向1、專用集成電路和系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)室聚焦高能效系統(tǒng)芯片及其核心IP設(shè)計(jì)，開展數(shù)字、射頻與數(shù)?；旌闲盘?hào)集成電路設(shè)計(jì)創(chuàng)新研究，同時(shí)進(jìn)行MOS新器件新工藝和納米尺度集成電路設(shè)計(jì)方法學(xué)的研究。實(shí)驗(yàn)室三個(gè)主要研究方向及凝練的研究工作重點(diǎn)〔1〕系統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)及應(yīng)用〔2〕芯片設(shè)計(jì)方法學(xué)與設(shè)計(jì)自動(dòng)化芯片設(shè)計(jì)方法學(xué)與設(shè)計(jì)自動(dòng)化方向?yàn)榧呻娐返脑O(shè)計(jì)和工藝方向提供根底性支撐，研究超大規(guī)模、超高速集成電路的快速準(zhǔn)確建模、分析與優(yōu)化方法，一方面突破設(shè)計(jì)復(fù)雜度急劇膨脹難題，另一方面突破納米工藝導(dǎo)致的可制造性和成品率瓶頸問題。主要開展超大規(guī)?；ミB線的參數(shù)提取、模型降階和綜合，模擬電路的行為級(jí)描述語(yǔ)言VHDL－AMS、建模、分析和綜合優(yōu)化，集成電路的物理設(shè)計(jì)、可制造性設(shè)計(jì)等方向的研究，突破納米尺度集成電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化的計(jì)算復(fù)雜度、可制造性等瓶頸問題?！?〕集成電路器件與工藝2、微納電子器件與工藝實(shí)驗(yàn)室

先進(jìn)銅互連工藝：低k互連介質(zhì)、新型超薄擴(kuò)散阻擋層及工藝、納米via和trench的填充工藝(ECP)和TSV工藝等；先進(jìn)MOSFET工藝：高k柵介質(zhì)原子層淀積、高遷移率溝道、低阻源漏和金屬柵；新結(jié)構(gòu)器件：互補(bǔ)隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管〔CTFET〕和U形溝道隧穿場(chǎng)效應(yīng)晶體管〔U-shapeTFET〕、半浮柵器件、石墨烯器件、拓?fù)浣^緣體基電子器件、GaN功率射頻器件和氧化物薄膜晶體管(TFT)等2、微納電子器件與工藝實(shí)驗(yàn)室

存儲(chǔ)器：納米晶存儲(chǔ)器、阻變存儲(chǔ)器和鐵電存儲(chǔ)器等；傳感器：磁性傳感器、醫(yī)療診斷傳感器和光電傳感器等三、復(fù)旦大學(xué)MEMS相關(guān)儀器設(shè)備1、反響離子刻蝕機(jī)〔TrionSirusT2〕原理：在反響離子刻蝕中，氣體放電產(chǎn)生的等離子體中有大量化學(xué)活性的氣體離子，這些離子與材料外表相互作用導(dǎo)致外表原子產(chǎn)生化學(xué)反響，生成可揮發(fā)產(chǎn)物。這些揮發(fā)產(chǎn)物隨真空抽氣系統(tǒng)被排走。隨著材料表層的“反響-剝離-排放〞的周期循環(huán)，材料被逐層刻蝕到指定深度。除了外表化學(xué)反響外，帶能量的離子轟擊材料外表也會(huì)使外表原子濺射，產(chǎn)生一定的刻蝕作用。所以，反響離子刻蝕包括物理和化學(xué)刻蝕兩者的結(jié)合。主要用于Si，SiO2，SiNx的刻蝕以及光刻膠的去除等，廣泛應(yīng)用于物理，生物，化學(xué)，材料，電子等領(lǐng)域。RIE源功率：0-600W刻蝕均勻性：±5%〔4英寸〕裝片：一片4英寸，向下兼容任意規(guī)格樣品刻蝕氣體：SF6，CF4，CHF3，Ar，O22、SEM改裝型電子束直寫儀主要功能：利用曝光抗蝕劑，采用電子束直接曝光，可在各種襯底材料外表直寫各種圖形，圖形結(jié)構(gòu)(最小線寬為10nm)，是研究材料在低維度、小尺寸下量子行為的重要工具。廣泛應(yīng)用于納米器件，光子晶體，低維半導(dǎo)體等前沿領(lǐng)域。型號(hào)：ZeissSigmaSEM和RaithElphyPlus肖特基熱場(chǎng)發(fā)射電子源加速電壓：100V～30kV放大倍率：12X～1000,000XSEM分辨率：1nm@30kV，1.5nm〔15kV〕，2.8nm〔1kV〕電子束曝光：10nm〔20kV〕場(chǎng)拼接精度：<100nm掃描頻率：6MHz圖形格式：GDSII3、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積〔OxfordPlasmalabSystem100PECVD〕原理：可蒸發(fā)不同厚度的SiO2和SiNx薄膜，廣泛應(yīng)用于物理，生物，化學(xué)，材料，電子等領(lǐng)域。沉積薄膜種類：SiO2，SiNx，SiONx基底溫度：小于400oC薄膜均勻性：±3%〔4英寸〕裝片：小于6英寸的任意規(guī)格的樣品假設(shè)干4、薄膜濺射系統(tǒng)ULVAC5、原位薄膜淀積和分析系統(tǒng)6、物理氣相沉積PVD7、感應(yīng)耦合刻蝕機(jī)四、研究成果及發(fā)表文獻(xiàn)1、半浮柵晶體管研究頂尖雜志?科學(xué)?〔Science〕首次刊發(fā)我國(guó)科學(xué)家微電子領(lǐng)域研究成果-——復(fù)旦大學(xué)納電子器件與工藝實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)世界第一個(gè)半浮柵晶體管〔SFGT〕實(shí)驗(yàn)室的器件測(cè)試平臺(tái)半浮柵晶體管〔SFGT〕：結(jié)構(gòu)巧性能高金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管〔MOSFET〕是目前集成電路中最根本的器件，工藝的進(jìn)步讓MOSFET晶體管的尺寸不斷縮小，而其功率密度也一直在升高。我們常用的U盤等閃存芯片那么采用了另一種稱為浮柵晶體管的器件。閃存又稱“非揮發(fā)性存儲(chǔ)器〞。所謂“非揮發(fā)〞，就是在芯片沒有供電的情況下，信息仍被保存不會(huì)喪失。這種器件在寫入和擦除時(shí)都需要有電流通過一層接近5納米厚的氧化硅介質(zhì)，因此需要較高的操作電壓〔接近20伏〕和較長(zhǎng)的時(shí)間〔微〔SFGT〕的“數(shù)據(jù)〞擦寫更加容易、迅速?！癟FET為浮柵充放電、完成‘?dāng)?shù)據(jù)擦寫’的操作，‘半浮柵’那么實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)存放和讀出〞的功能。〞張衛(wèi)解釋說，傳統(tǒng)浮柵晶體管是將電子隧穿過高勢(shì)壘〔禁帶寬度接近8.9eV〕的二氧化硅絕緣介質(zhì)，而半浮柵晶體管〔SFGT〕的隧穿發(fā)生在禁帶寬度僅1.1eV的硅材料內(nèi)，隧穿勢(shì)壘大為降低。打個(gè)比方，原來在浮柵晶體管中，電子需要穿過的是一堵“鋼筋水泥墻〞，而在半浮柵晶體管中只需要穿過“木板墻〞，“穿墻〞的難度和所需的電壓得以大幅降低，而速度那么明顯提升。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以讓半浮柵晶體管的數(shù)據(jù)擦寫更加容易、迅速，整個(gè)過程都可以在低電壓條件下完成，為實(shí)現(xiàn)芯片低功耗運(yùn)行創(chuàng)造了條件。2、極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝課題研究

2021年12月6日至7日，國(guó)家科技重大專項(xiàng)“極大規(guī)模集成電路制造裝備及成套工藝〞〔02重大專項(xiàng)〕實(shí)施管理辦公室和總體組，組織驗(yàn)收專家組在上海宏力半導(dǎo)體制造，對(duì)02專項(xiàng)“0.13－0.09微米嵌入式自對(duì)準(zhǔn)分柵閃存產(chǎn)品工藝開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化〞工程及6個(gè)課題進(jìn)行了集中驗(yàn)收。本實(shí)驗(yàn)室丁士進(jìn)教授承擔(dān)的02重大專項(xiàng)課題“嵌入式閃存根底理論和新型材料的研究〞(課題編號(hào)：2021ZX02302-002)順利通過了任務(wù)驗(yàn)收和財(cái)務(wù)驗(yàn)收。極大地改善了存儲(chǔ)窗口和電荷保持能力，如圖2所示。完成了場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)和薄膜晶體管結(jié)構(gòu)2種存儲(chǔ)器原型器件的加工，實(shí)現(xiàn)了器件的存儲(chǔ)功能。圖1Pt、Pd和Ru納米晶照片