“90纳米碳基集成电路关键工艺研究”课题通过验收_风闻
CCUS-2021-11-11 16:47
11月4日，由北京元芯碳基集成电路研究院主持，北京元芯碳基集成电路研究院、北京华碳元芯电子科技有限责任公司、北京大学、北京昂瑞微电子技术股份有限公司共同承担北京市重点研发项目中的“90纳米碳基集成电路关键工艺研究”课题验收会在亦庄金田工业园区举行。验收会上，验收组专家认真听取了课题负责人张志勇教授的结题汇报，查看了相关资料和样品实物，参观了正在建设中90纳米工艺先导线。经过严格认真评审，验收专家组认为课题承担单位完成了任务书规定的研发任务，达到了考核指标要求，一致建议该课题通过验收。
集成电路芯片是现代信息技术的基石。目前主流的硅基半导体技术由于受加工技术、器件物理极限等方面的限制，面临日益严峻的发展挑战，急需寻找新的信息器件推动未来电子学的发展。碳基集成电路具有加工温度低、工作速度快、功耗低、更易实现三维异构集成等优势，最有可能成为后摩尔时代集成电路的颠覆性技术之一。理论仿真结果表明，采用三维集成的碳基集成电路较传统集成电路具有1000倍的性能功耗综合优势。根据已有研究成果估算，90纳米碳基集成电路技术可达到硅基主流28纳米技术节点的综合性能。因此，90纳米集成电路技术是碳基集成电路技术走向应用的关键节点。
图1 北京大学碳基电子学研究中心“十三五”科技创新成就展成果其中包括全球领先的碳基无掺杂CMOS技术、5纳米栅长的碳基晶体管制备、4英寸晶圆碳基集成电路批量加工技术、8英寸半导体碳纳米管晶圆、碳基原型芯片
值得关注的是，本课题在开展过程中，克服了场地和设备上的种种困难，在90纳米碳基技术的材料制备、关键工艺及器件性能、应用探索等方面均取得了可喜成果：
在材料方面，研发了高半导体纯度（99.9999%以上）、密度可调控（50根/um-200根/um）的高质量8英寸碳管阵列薄膜材料，国际上首次将碳管材料推进到业界公认的集成电路可用的有效区间；
在工艺和性能方面，实现了满足90纳米技术节点的线条宽度和间距以及对于所用金属、介质的高效刻蚀工艺，能够开展90纳米技术节点的碳基晶体管流片，制备出了相同技术节点下碳基中全球性能最好、优于硅基商业器件的晶体管；
在应用探索方面，发挥碳基材料性能和器件结构简化优势，开发了性能最好的碳基高频射频器件、高灵敏的气体和生物传感芯片、辐照免疫的器件和电路，展示了碳基集成电路的应用前景。
这些都为后续90纳米碳基集成电路完整工艺以及先导线建设打下了坚实的基础，将进一步加快碳基集成电路技术的发展和相关应用的产业化步伐。