复旦大学mems经典案例

复旦大学

MEMS报告一、研究机构二、研究方向三、仪器设备四、研究成果及发表文献一、复旦大学MEMS相关研究机构邯郸校区微电子楼张江校区微电子楼复旦大学作为我国微电子学科的创立者之一，又地处我国集成电路产业最聚集的地区上海，具有建设好微电子学院的独特优势。复旦大学微电子学院围绕国家重大需求，在高端人才培养、科学研究和成果转化上，以创新的模式实现“政产学研用〞的无缝联接，将为支撑我国半导体芯片产业跨越式开展做出更多奉献。

〔2〕微纳电子器件与工艺实验室

二、复旦大学MEMS相关研究方向1、专用集成电路和系统国家重点实验室实验室聚焦高能效系统芯片及其核心IP设计，开展数字、射频与数模混合信号集成电路设计创新研究，同时进行MOS新器件新工艺和纳米尺度集成电路设计方法学的研究。实验室三个主要研究方向及凝练的研究工作重点〔1〕系统芯片设计及应用〔2〕芯片设计方法学与设计自动化芯片设计方法学与设计自动化方向为集成电路的设计和工艺方向提供根底性支撑，研究超大规模、超高速集成电路的快速准确建模、分析与优化方法，一方面突破设计复杂度急剧膨胀难题，另一方面突破纳米工艺导致的可制造性和成品率瓶颈问题。主要开展超大规模互连线的参数提取、模型降阶和综合，模拟电路的行为级描述语言VHDL－AMS、建模、分析和综合优化，集成电路的物理设计、可制造性设计等方向的研究，突破纳米尺度集成电路设计自动化的计算复杂度、可制造性等瓶颈问题。〔3〕集成电路器件与工艺2、微纳电子器件与工艺实验室

先进铜互连工艺：低k互连介质、新型超薄扩散阻挡层及工艺、纳米via和trench的填充工艺(ECP)和TSV工艺等；先进MOSFET工艺：高k栅介质原子层淀积、高迁移率沟道、低阻源漏和金属栅；新结构器件：互补隧穿场效应晶体管〔CTFET〕和U形沟道隧穿场效应晶体管〔U-shapeTFET〕、半浮栅器件、石墨烯器件、拓扑绝缘体基电子器件、GaN功率射频器件和氧化物薄膜晶体管(TFT)等2、微纳电子器件与工艺实验室

存储器：纳米晶存储器、阻变存储器和铁电存储器等；传感器：磁性传感器、医疗诊断传感器和光电传感器等三、复旦大学MEMS相关仪器设备1、反响离子刻蚀机〔TrionSirusT2〕原理：在反响离子刻蚀中，气体放电产生的等离子体中有大量化学活性的气体离子，这些离子与材料外表相互作用导致外表原子产生化学反响，生成可挥发产物。这些挥发产物随真空抽气系统被排走。随着材料表层的“反响-剥离-排放〞的周期循环，材料被逐层刻蚀到指定深度。除了外表化学反响外，带能量的离子轰击材料外表也会使外表原子溅射，产生一定的刻蚀作用。所以，反响离子刻蚀包括物理和化学刻蚀两者的结合。主要用于Si，SiO2，SiNx的刻蚀以及光刻胶的去除等，广泛应用于物理，生物，化学，材料，电子等领域。RIE源功率：0-600W刻蚀均匀性：±5%〔4英寸〕装片：一片4英寸，向下兼容任意规格样品刻蚀气体：SF6，CF4，CHF3，Ar，O22、SEM改装型电子束直写仪主要功能：利用曝光抗蚀剂，采用电子束直接曝光，可在各种衬底材料外表直写各种图形，图形结构(最小线宽为10nm)，是研究材料在低维度、小尺寸下量子行为的重要工具。广泛应用于纳米器件，光子晶体，低维半导体等前沿领域。型号：ZeissSigmaSEM和RaithElphyPlus肖特基热场发射电子源加速电压：100V～30kV放大倍率：12X～1000,000XSEM分辨率：1nm@30kV，1.5nm〔15kV〕，2.8nm〔1kV〕电子束曝光：10nm〔20kV〕场拼接精度：<100nm扫描频率：6MHz图形格式：GDSII3、等离子体增强化学气相沉积〔OxfordPlasmalabSystem100PECVD〕原理：可蒸发不同厚度的SiO2和SiNx薄膜，广泛应用于物理，生物，化学，材料，电子等领域。沉积薄膜种类：SiO2，SiNx，SiONx基底温度：小于400oC薄膜均匀性：±3%〔4英寸〕装片：小于6英寸的任意规格的样品假设干4、薄膜溅射系统ULVAC5、原位薄膜淀积和分析系统6、物理气相沉积PVD7、感应耦合刻蚀机四、研究成果及发表文献1、半浮栅晶体管研究顶尖杂志?科学?〔Science〕首次刊发我国科学家微电子领域研究成果-——复旦大学纳电子器件与工艺实验室团队成功研发世界第一个半浮栅晶体管〔SFGT〕实验室的器件测试平台半浮栅晶体管〔SFGT〕：结构巧性能高金属-氧化物-半导体场效应晶体管〔MOSFET〕是目前集成电路中最根本的器件，工艺的进步让MOSFET晶体管的尺寸不断缩小，而其功率密度也一直在升高。我们常用的U盘等闪存芯片那么采用了另一种称为浮栅晶体管的器件。闪存又称“非挥发性存储器〞。所谓“非挥发〞，就是在芯片没有供电的情况下，信息仍被保存不会丧失。这种器件在写入和擦除时都需要有电流通过一层接近5纳米厚的氧化硅介质，因此需要较高的操作电压〔接近20伏〕和较长的时间〔微〔SFGT〕的“数据〞擦写更加容易、迅速。“TFET为浮栅充放电、完成‘数据擦写’的操作，‘半浮栅’那么实现“数据存放和读出〞的功能。〞张卫解释说，传统浮栅晶体管是将电子隧穿过高势垒〔禁带宽度接近8.9eV〕的二氧化硅绝缘介质，而半浮栅晶体管〔SFGT〕的隧穿发生在禁带宽度仅1.1eV的硅材料内，隧穿势垒大为降低。打个比方，原来在浮栅晶体管中，电子需要穿过的是一堵“钢筋水泥墙〞，而在半浮栅晶体管中只需要穿过“木板墙〞，“穿墙〞的难度和所需的电压得以大幅降低，而速度那么明显提升。这种结构设计可以让半浮栅晶体管的数据擦写更加容易、迅速，整个过程都可以在低电压条件下完成，为实现芯片低功耗运行创造了条件。2、极大规模集成电路制造装备及成套工艺课题研究

2021年12月6日至7日，国家科技重大专项“极大规模集成电路制造装备及成套工艺〞〔02重大专项〕实施管理办公室和总体组，组织验收专家组在上海宏力半导体制造，对02专项“0.13－0.09微米嵌入式自对准分栅闪存产品工艺开发与产业化〞工程及6个课题进行了集中验收。本实验室丁士进教授承担的02重大专项课题“嵌入式闪存根底理论和新型材料的研究〞(课题编号：2021ZX02302-002)顺利通过了任务验收和财务验收。极大地改善了存储窗口和电荷保持能力，如图2所示。完成了场效应晶体管结构和薄膜晶体管结构2种存储器原型器件的加工，实现了器件的存储功能。图1Pt、Pd和Ru纳米晶照片