第六届固态器件与集成电路技术国际学术研讨会总结

由中国电子学会主办的第六届国际固态技术和集成电路技术会议（ICSICT-2001）于2001年10月22日至25日在上海召开。ICSICT是我国内举行的规模最大的微电子技术领域的国际学术会议。本届会议在新世纪第一年，并且是首次在半导体技术产业正在迅速发展的上海召开，半导体等固态技术和集成电路技术正处在其数十年持续高速发展的新阶段，此领域长期迅速进步的关键技术-微细加工技术正在进入0.1和亚0.1微米领域，国际上新材料、新工艺、新器件、新结构研究异常活跃，集成电路不断推陈出新达到更高集成度、更高速度使计算机、通信等信息产业迅猛发展，与此同时，固态技术研究也在光电子、微机电、纳米和生物技术等领域不断取得新突破，正在孕育着新的技术应用和产业。在此技术背景下召开此次会议，针对半导体等固态技术和集成电路技术领域一系列前沿课题，聚集了众多国内外专家学者进行交流和研讨，对于加快发展我国固态和集成电路技术和产业，促进其走向国际先进行列非常有意义。

会议受到国内外半导体集成电路和其它固体科学技术领域专家、学者、工程技术人员的热烈响应。共收到来自20多个国家和地区的500余人来信和来稿，经同内外专家评审，录用了351篇论文，编入2001年10月会前出版的两卷本会议论文集。其中，国内大陆地区论文219篇，来自美洲、欧洲、亚洲及我国香港、台湾地区的论文132篇。260篇接受为口头报告论文，91篇为张贴展示论文。

正式参加会议的有350人，其中来自海外127人。在美国911恐怖事件后，部分已经注册的国外学者出于旅行安全考虑取消了原定参加会议计划，这曾令我们甚为忧虑。我们了解到，911事件后许多国际学术会议不得不取消或延期举行。但对于ICSICT-2001会议能有这么多人从海外来参加会议，出乎许多国内外参与会议筹备者预料之外。

祖国大陆各地区正式与会的223人来自国内许多微电子技术主要研究单位，如北京大学、清华大学、复旦大学、交通大学、南京大学、电子科技大学、浙江大学、中科院微电子中心、半导体研究所、河北半导体研究所等。国内一些著名专家和青年学者在会议上介绍了我国近来在微电子技术各个领域的最新进展情况，给海内外与会者留下深刻印象。
可喜的是，除了正式注册参加会议交流者以外，这次会议期间还有许多企业、研究所、学校的工程师、研究人员、研究生等到会旁听报告和交流。估计参加会议的总人数在450人。

大会发的250余篇报告论文分成31个专题，在5个分组会场同时报告。分别就"硅集成电路制造技术""微电子工艺技术""新器件和MEMS技术""器件模型、模拟、表征和可靠?quot;"化合物材料和器件"进行了研讨。

大会报告

著名华裔美籍科学家、美国工程科学院院士、中国科学院院士萨支唐(Chih--Tang Sah)教授在全体大会上作了题为"DCIV Diagnosis for Submicron MOS Transistor Design,Process,Reliability and Manufacturing,,的特邀报告。萨支唐教授在报告中就MOS器件微小型化至0.1微米范围时所遇到的一些基本物理问题,如杂质原子分布涨落效应等,作了深入分析,对可用于亚微米MOS器件设计、制造、可靠性研究的DCIV测试方法的原理、应用和实验结果作了系统介绍。萨支唐教授为会议撰写了器件物理理论分析详尽、实验测试数据丰富、篇幅达15页的论文,编入ICSICT-2001会议论文集首篇。另一位大会特邀报告人为美国Minnesota大学Dennis L.Polla教授,其报告题目是"MEMS Technology for Biomedical Applications"。Polla教授对近年深受重视和迅速发展的生物医学微机电器件(BioMEMS)技术的最新进展,及其在精密微手术、微诊断系统、自动微服药系统等方面的生物医学应用作了系统而生动介绍。两篇大会报告引起与会者的很大兴趣,报告后在有限时间内进行了热烈讨论。

分组A--硅集成电路制造技术(Silicon IC Manufacturing)

主要为有关硅集成电路制造技术方面的专题:如CMOS ULSI和SoC技术；灵巧智能功率集成电路；高密度存储器技术:硅模拟和盯器件和电路；半导体材料等。来自美、日本、德国、新加坡等地的专家报告了CMOSULSI和系统集成芯片(SoC)技术的新进展和今后趋势。设在美国德州奥斯汀的International sematech研究中心Peter M.Zeitzof博士介绍了国际半导体技术发展指南(Intem副iondTechnology Roadmap for semicondudo-ITRS)关于今后15年Si-IC技术发展预测和目标,分析了器件由目前180nm向2014年35nm逐步微小型化技术发展中所需要解决的一系列器件和工艺关键技术问题。

日本先进半导体研究中心的kawamLIra博士分析了今后十年为发展SoC系统集成,ULSI技术所面临的重大技术难题及其解决途经。他认为将会出现三方面"危机"，即设计"危机"、功耗"危机"和"工艺技术飞机"。由于工艺技术加速进步,芯片可以集成的晶体管数目年均增长58%,而目前设计效率的年均增长率为21%。这一显著差距就构成了今后若干年必须克服的设计"危机"。随着电路芯片集成度迅速增加.尽管电源电压也在降低,但是ULSI芯片功耗还是不断显著增加,高性能集成电路不久将可能超过150W/芯片。为了克服这种功耗"危机",将需要在电路结构和制造等方面的创新。在实现ITRS所预计的70nm以及更小器件加工尺寸技术17点道路上,光刻、栅层结构(高k介质+金属栅),互连(Cu+低k介质)是三个最主要的工艺技术难题,将需要研究开发一系列新材料、新技术。德国inineon 公司的R.Mahnkopf博士、日本富士通公司的T.Ohba博士等也就SoC和Sip(System in Package)技术进展及前景作了论述。

原在Intel公司,现在上海中芯国际公司的杨士宁(Simon Yang)博士在其邀请报告中讨论了微处理器等高性能CMOS逻辑器件在13Omn和以后微小型化发展趋势,分析了栅介质、杂质分布、多层互连等关键工艺的技术要求和发展方向。中科院微电子中心徐秋霞教授介绍了他们的高性能7Onm CMOS器件工艺技术。

智能功率集成电路(SPIC)是近年来硅器件技术中的重要研究分向,对于发展高性能SoC系统集成尤为重要。在此领域中获得多项重要研究成果的陈兴弼院士在所作专题邀请报告中介绍了他们近年在发展新结构、新工艺、高性能功率器件和智能IC技术中取得的新进展。美国加州大学San Diego分校R Yu教授研究组、我国河北半导体研究所刘英坤研究员等分别报道了各自在IGBT、高频.VDMOSFET等功率器件方面的研究成果。

韩国三星公司工 S.Park博士介绍了用于4Gb及更大DRAM研制的0.11微米存储器工艺技术。日本富士通公司J.LM博士报道了可用于未来DRAM的垂直园桶形Ru/Ta2O5/Ru电容的制造工艺。NEC公司H.Mori博士报道了应用Ir/IrO2/PZT(MOCVD)/Ir铁电电容的FeRAM技术。清华大学朱钧教授论述了Flash 存储器的近年进展和今后发展趋势。他们研究组还介绍了一种新型嵌入式Flash 存储器研制结果。

这次会议上还交流了一些新原理存储器件和三维集成技术的研究进展。日本NTT公司的H.holtawa博士因故未能到会,但他提供了有声报告资料,在会上通过计算机演示声像,受到欢迎。他介绍了一种用图形依赖氧化工艺(Pattern-Dependent Oxidation Process)研制多值单电子SRAM存储器的新技术。韩国IUIST学院H.Shin博士报道了P沟Si纳米晶体存储器的研究结果。香港科技大学的Maslim Chan教授介绍了应用金属硅化物诱导横向晶化在Si02上制备硅晶体薄膜和三维集成电路的方法。

随着无线通信技术迅速发展,硅射频器件和电路技术研究开发十分活跃。来自美国、韩国、新加坡、台湾等地的研究者交流了他们在此领域中的研究结果。美国Auburn大学牛国富教授对用于对集成电路技术的SiGe/Si HBT晶体管的嘈声和线性特性进行了系统分析。韩国KAIST学院K.Lee教授介绍了石英/Si结构上直接集成声表面波射频器件的技术。

分组B-微电子工艺技术(Process Technology)

包括的专题有:新型栅介质:先进互连技术:金属硅化物及其它深亚微米工艺技术。这些都是当前ULSI-仁艺技术研究开发中的前沿课题。美国耶鲁大学马佐平(t R Ma)教授介绍了高介电常数薄膜材料研究的最新进展。多种高k介质材料研究近年非常活跃,可谓"西花齐放"。他着重介绍了他们研究的TiO2、Ta2O5、ZrO2、HfO2以及它们掺Al化合物薄膜的介电特性和在MOS器件中的应用结果。目前认为,含氮氧化硅或氮氧化硅有望用至等效Si02棚介质厚度lnm的ULSI制造技术,但更小尺寸的CMOS集成电路势必需要应用高k介质新材料。北京大学等单位的研究者也报告了各自高k薄膜材料研究情况。

用于多层互连的低k介质和Cu导电薄膜材料和金属化工艺也是本届会议上的热点。与低k介质相结合的Cu多层互连正在成为高性能ULSI电路的主流生产技术。来自美国、日本、德国、比利时等海外及我国的许多专家交流了这一领域的新进展。美国Cone tant Systems公司的赵斌博士对比了不同导体(Al、Cu)/介质(Si02、Low-k)组合互连信号时延特性随线条变窄的变化,分析了镶嵌Cu/Low也多层互连技术中的各种材料及工艺问题和改进途经。德国Chemnitz大学T.Gessner教授报告中在对比各种低介电常数材料后,着重论述了纳米多孔介质材料的性能和应用前景。比利时IMEC微电子研究中心M.R.Baldanov博士介绍了用椭偏技术表征多孔低k介质孔径和多孔度的原理及实验结果。日本广岛大学T.Kikkawa教授在会议上介绍了具有光敏性的低介电常数介质薄膜技术的研究进展。应用对紫外或电子束敏感的硅基高分子薄膜,可以不经蚀刻直接在硅片上形成尺寸小至5Onm的低k(约等于2.7)介质薄膜图形,进而制作镶嵌式互连导线。多年研究Cu互连的美国Mattson公司丁秋先(Chill H.Th1g)博士在其报告中就先进Cu金属化技术中Cu电镀工艺及薄膜性质、间隙填充性能、扩散阻挡层和籽晶层形成、Cu化学机械抛光工艺等作了详尽分析。

对于深亚微米器件的其它工艺技术方面的研究新进展也有许多报告涉及。香港城市大学朱剑豪(Paul k.Chu)教授介绍了等离子体浸没离子注入技术(PIII)近年新进展和新应用前景。日本松下电器公司M.Bunji博士分析了亚loom CMOS器件所需要的超浅结掺杂技术的多种方法,重点介绍了等离子体掺杂实验结果。台湾清华大学陈力俊教授在报告中讨论了SOI硅片上的应力对Ti、Ni硅化物形成和性能的影响。德国Juelich薄膜研究所S.Mantl博士介绍了他们近年研究的自组织CoSijSi纳米结构形成技术。其原理是,在外延CoSijSi(100)硅片上利用Si3NdSi02应力作用,使用部氧化时硅化物按一定方向断裂。形成的线条直径可小至50nm。复旦大学屈新萍博士介绍了他们在Nisi等硅化物薄膜研究中的新进展。

分组C--新器件和MEMS技术(Novel Device and MEMS)

在这一分组中先后有关于新结构MOS器件、SiGe/Si异质结材料和器件、SOI 材料和器件、铁电薄膜材料和器件、MEMS结构和传感器等专题交流。我国著名半导体器件专家黄敞教授介绍了他和他的研究组近年研究的双载流子场效应晶体管(DCFET)和SOI三维场效应晶体管(3DFET)新结果和应用前景。加州大学洛杉矶分校Jason Woo教授分析了研制亚25nm晶体管的各种难点及一些可能的新结构器件。

SiGe/Si异质结器件研究和生产近年正在得到不断进展,在本届会议上也甚受重视。北京清华大学陈培毅教授介绍了他们在SiGe材料生长、SiGe/Si异质结低嘈声高频双极晶体管(HBT)、SiGe沟道MOS器件、SiGe/Si异质结红外探测器及Ge量子点等方面的研究结果。北京工业大学沈光地教授在报告中分析了近年SiGe/Si HBT的新进展,着重介绍了他们在研制量子阱基区HBT等方面的研究成果。日本Shin1ane大学T.TSLIChiya教授在报告中介绍了用低频嘈声测量、电荷泵(ChargePumping)等测试技术研究SiGe沟道MOSFET中SiGe/Si界面陷阱等异质结构电学特性的实验结果。

在长期大量研究开发后,SOI硅片正在成为高性能ULSI集成电路的优选材料,SOI器件技术正在成为CMOS主流制造技术之一。IBM和AMD公司己先后在1999和2000用SOI技术制造成功高性能微处理器芯片.日本东芝公司吉信（M.Yoshin1i）博士在会议上分析了SOI器件技术的现状和未来发展方向。SOI 技术不仅在MPU等数字电路系统中,也将在RF/模拟电路及新结构器件研制中得到越来越多应用。AMD的安西琳〈Judy An〉博士分析了SOI晶体管的一些特有效应,对部分耗尽SOI-MOS器件的直流及瞬态特性等进行了表征和模拟分析。上海冶金所林成鲁教授在报告中介绍了用于智能剥离SOI技术的H、He共注入在硅片中引起的应力和缺陷实验研究结果。印度理工学院J.Vasi教授介绍了横向非对称沟道薄膜SOI MOS晶体管的特性和优越性。北京大学黄如博士报告了一种SOI新型BMMOSFET器件的研制和特性,测试表明其抗热载流子特性优于常规SOI晶体管。

在铁电薄膜材料和器件研究方面日本京都大学H.Nozawa教授介绍了铁电电容可靠性物理研究和FeRAM技术的逻辑应用.台湾旺宏公司的S.L.Lung博士介绍了可在互连布线后制备PZT铁电电容的低温工艺.该工艺会用于研制高密度高速FeRAM存储器。本届会议上在阳MS领域来自海外的论文较少,而国内较多,涉及多种传感器和MEMS器件。河北半导体研究所胡晓东研究员介绍了可用于S波段的射频MEMS开关。新加坡微电子研究所的Cher1Zhen博士报道,在硅衬底上与Cu/SiO2互连工艺相结合,制备成功射频MEMS电容开关。

分组D-器件模型、模拟、表征和可靠性(Modeling,Simulation,Characterization,Reliability)

会议上发表了许多关于深亚微米MOSFET、SOI等类型器件和互连等工艺的模型与模拟的研究论文。例如,新加坡南洋技术大学周行教授、日本广岛大学H.J.Mamuseh博士、加拿大飞hIerloo大学James B.kuo教授等人都报告了各自研究开发的模型。对于深亚微米MOS器件中的量子效应也有一些研究报告.如新加坡国立大学李名复教授报告中介绍对深亚微米p-MOSFET中的空穴量子化和薄栅介质中的直接隧穿理论分析和计算结果。

器件可靠性日益受到重视。人们尤为关注薄栅介质的可靠性问题。北京大学许铭真教授,日本东京大学A.Tbrillmi教授,日本东北大学T.EEIdol1教授等在论文报告中,对薄栅介质中的应力、陷阱产生、漏电流、击穿等特性进行了多方面测试分析研究。

美国Carnegie Mellon大学和PDFSolutions公司的A.J.Stmjwas教授在会上介绍了提高VLSI电路生产成品率的新方法。这仲方法建立在全面分析成品率损失机理基础上,应用系统化工艺和器件测试图形、测试表征、模型和统计分析技术,可以有效地引导工艺线上电路生产成品率提高。

本届会议虽然未强调征集VLSl电路设计方面的论文.但还是有一些很好论文投递Intel公司的Kevin X.Zhang博士在论文中讨论了130nm及更新技术的兆赫微处理器设计问题。IBM公司汪立康博士分析了高性能VLSI电路设计中性能目标和热设计的关系。

分组E--化合物材料和器件(CompoundMaterialsandDwices)

在这一分组,3天会议期间先后有宽带材料和器件、光电子器件、异质结器件和电路、纳米结构和纳米器件、薄膜材料和器件等多个专题交流。南京大学郑有抖教授介绍了调制掺杂AiGaN/GaN异质结构的肖特基接触特性。香港城市大学洪良深教授论述了近年有机发光二极管(OLED)的迅速发展,重点介绍了他们研究组在研究和改进金属/有机物及有机物/有机物界面结构及特性,从而研制出多种新型OLED器件的工作。中科院半导体研究所黄永箴博士报道了用平面工艺研制成功具有等边三角形共振器的微激光器。北京工业大学沈光地教授和河北半导体研究所安振峰研究员等人也介绍了各自在新型半导体激光器、发光二极管等方面的研究新进展。

德国Iimem技术大学F Sdwierz论述了射频晶体管的历史发展、关键技术和今后趋势。韩国信息大学的C.S Park教授介绍了HBT、PHEMT异质结晶体管和单片微波集成电路的多方面研究结果。我国河北半导体研究所等单位的研究者也报告了在此领域的新进展。

美国宾州大学S.A山k教授介绍了用级联He离子注入和退火方法在Si中形成纳米空腔的实验结果。这种纳米空腔可用于杂质吸除、功率器件中局部载流子寿命控制等。上海交通大学蒋建飞教授报告了金属氧化物单电子晶体管的研究结果。韩国浦项科技大学立H.Jeong教授分析了互补电容偶合单电子晶体管在数字电路应用时的功耗问题。日本Shizuoka大学MTabe教授介绍了纳米硅尖针(Nanoprotrusions)障列的制备方法和电子发射特性。

在薄膜技术方面的论文涉及多种薄膜材料和器件技术,如SiC、金刚石、超导体、多晶硅TFT一LCD等。复旦大学王季陶教授报告了他近年针对金刚石薄膜低温生长机理而发展的非平衡热力学理论。日本ShiInane大学S.kuba教授探讨了PbSI℃uO等三种新型超导体在薄膜电子器件中的应用可能性。俄罗斯Iofe物理技术研究所V.M.Mikoust1ltin博士报道了通过离子轰击高温超导薄膜表面形成金属/介质/超导体纳米结构和器件的实验结果。

以上仅就会议三百余篇论文报告的部分作一简介,难以概全。需要了解某一专题或论文详细内容,可参见有关论文,甚至按Email地址等可与作者联系。

专题研讨会"中国集成电路工业的未来"(Panel Discussion "The Future IC industry in Mainland China")

在10月24日晚举行这次研讨会是本届会议的热点之一。香港科技大学陈正豪(Philip C.H.Chan)教授主持研讨会。接受邀请与会的讲员(Panelists)有上海中芯半导体公司(SMIC)张德民(Christophe clung)博士,原香港科技大学、现AutotlIOSis公司高炳强LPing k.ko)教授、日本Trecenti公司A Koike博士、上海宏力平导体公司(GSMC)蔡南雄(NasaTsai)博士,北京大学王阳元院士，IBM公司虞华年博士，上海华虹NEC公司邹世昌院士。

ICSICT-2001与会海内外专家学者对这个研讨会表现出极大兴趣,参加十分踊跃,约120余人。以上七位国内外半导体技术业界著名资深人士先后就我国集成电路产业未来2年、5年、10年发展前景,宜于发展的IC种类,产品市场,对周边国家和地区的影响等问题发表了各自见解,讲话内容丰富而风趣,引起与会者热烈反响、讨论。虽然在某些具体问题上意见有所不一,但都十分看好今后我国IC产业发展,普遍认为,我国IC产业正在进入一个迅速扩展和进步的时期。许多海外人士来上海参加会议,其目的之一就是希望了解我国微电子产业的发展状况。这个专题研讨会和会议期间其它活动一起,很好解答了人们的问题。

ICSICT-2001国际会议在国内外许多单位与个人的支持和参与下取得了成功。会议结束前,按IEEE学会国际会议评价方法惯例,曾印发IEEE学术会议评议表(IEEE Pmgrm Evaluation Form),请与会者自由填写。从回收表统计中可以知道,100%认为会议达到原定技术目标,97%认为会议有益于技术交流:对子会议内容质量,34%评价为优(Excellent),61%评价为良(Good),5%评价为中(Fair)。

我们希望和相信,这届会议对于促进我国专家、学者、工程技术人员了解国际上迅速进步的半导体技术等领域的最新进展,加强与美国、日本、欧洲等国家和地区在这一领域的交流合作,加快我国半导体产业发展步伐,促进海外专家、学者对我国微电子/光电子科研和产业发展了解，都能发挥一定作用。

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