海高賽復賽入圍項目展示系列（一）-Hole FinFET技術

原標題：海高賽復賽入圍項目展示系列（一）-Hole FinFET技術

2018中國·海淀高價值專利培育大賽（海高賽）已經進入復賽準備階段，即日起將對入圍復賽的高價值專利培育項目內容進行公眾展示。在海高賽復賽中，參賽項目將就專利質量和專利培育情況展開激烈競爭。敬請關注“海高賽”！

項目名稱：新型晶體管Hole FinFET

牽頭單位：中國科學院微電子研究所

發(fā)展半導體產業(yè)核心技術的重要性

當前中國經濟總量穩(wěn)居世界第二，對世界經濟增長貢獻率超過30%，經濟實力、國防實力和綜合國力進入世界前列，與唯一超級大國美國的差距在不斷縮小。在經濟迅速發(fā)展的同時科技也蓬勃發(fā)展，國際科技論文總量世界第二，被引量世界第二，發(fā)明專利申請量和授權量世界第一，全社會R&D支出占GDP比重超過歐盟15國平均水平。半導體產業(yè)是國民經濟中的先導型、戰(zhàn)略性基礎產業(yè), 對國家信息安全有重要影響。但目前的現(xiàn)狀是，中國作為世界上最大的半導體芯片消費市場，長期以來中國集成電路嚴重依賴進口，貿易逆差持續(xù)擴大。2016年世界半導體市場銷售額達到3297億美元，集成電路約占半導體市場的80%。我國集成電路市場已占全球近一半的市場份額，而產品自給率卻不足10%。如何加強中國半導體核心技術的深入研發(fā)并提高國際競爭力已成為重中之重。

另一方面，在今年3月下旬美國開啟的貿易戰(zhàn)中，美國商務部對中興通訊實施精準打擊，禁止美國企業(yè)向中興通訊銷售元器件。6月12日中興通訊與美國商務部達成《替代的和解協(xié)議》，支付總計14億美元民事罰款。美國參議院卻通過法案將恢復禁止向中興通訊銷售美國配件的禁令，目的在于禁止美國企業(yè)向中興通訊銷售元器件，這些禁售的元件器幾乎沒有國產芯片廠商可提供替代品。如今，美國貿易代表辦公室公布再次對華開出征稅清單，將對從中國進口的約500億美元商品加征25%的關稅。征稅清單重點打擊的還是國產半導體元器件。通過這次貿易戰(zhàn)，中國從國家領導層到各級政府，更深層次看到大力發(fā)展芯片行業(yè)的重要性，行業(yè)內也疾呼提高自主知識產權的創(chuàng)新。

Hole FinFET專利組合已獲得的成績

邏輯芯片、存儲器和處理器是集成電路中規(guī)模最大的三大領域，金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）是用于該三大領域中最為核心的半導體器件。北京中科微知識產權服務有限公司（下文簡稱“中科微”）聯(lián)手中國科學院微電子研究所（下文簡稱“微電子所”），采用專利運營與技術研發(fā)緊密結合的方式，旨在推進運營高價值知識產權。本次推廣的Hole FinFET專利（專利號：ZL201210065168.1）涉及半導體器件及其制造方法，屬于代表未來16nm及以下技術節(jié)點主流的三維鰭式場效應晶體管（FinFET）器件結構和制造工藝，作為關鍵技術之一榮獲2014年度中國科學院杰出科技成就獎、2016年度中國電子學會科學技術獎一等獎、2016年度北京市科學技術獎一等獎。本專利是中國科學院微電子研究所FinFET專利組合中的核心專利之一。本專利相關的技術已申請發(fā)明專利14項并形成相應專利組合，該專利組合中已授權中國專利8項，已授權美國專利5項，另有1項中國申請正在辦理授權手續(xù)。該專利組合被包括TSMC、IBM、AMD、三星、英飛凌和中芯國際等國內外半導體巨頭引用達41次，對整套關鍵技術形成了多層次的有效保護。

根據(jù)美國著名專利咨詢公司LexInnova 2016年度發(fā)布的FinEFT技術專利分析報告，微電子所以210件FinFET專利排名全球第11，是中國大陸唯一進入前20名的單位。尤為突出的是，微電子所的FinFET專利質量排名超越了美國Intel和IBM、韓國三星、臺灣臺積電、日本Sony和Toshiba、歐洲英飛凌等位居全球第1。微電子所在FinFET的高K金屬柵、源漏接觸、溝道工程等高端晶體管制造工藝必備的多項關鍵技術領域打破了國外半導體巨頭在該技術領域的知識產權壁壘，在集成電路制造最新技術代的關鍵技術領域形成了較系統(tǒng)的知識產權布局并在國際上占據(jù)了一定地位。

Hole FinFET解決的技術問題及技術方案說明

在過去近半個世紀，一直通過核心器件特征尺寸的微縮來實現(xiàn)半導體芯片的集成度和性能的提高以及制造成本的降低。然而，隨著MOSFET的尺寸按比例不斷縮小，柵電極對溝道的控制能力嚴重削弱，導致嚴重的短溝道效應并降低器件的性能。傳統(tǒng)的平面器件無法抑制日益嚴重的短溝道效應和維持驅動性能的提高，F(xiàn)inFET技術是克服上述挑戰(zhàn)的主要手段之一，已經成為未來16nm及以下技術節(jié)點器件結構的發(fā)展方向，并已被三星、臺積電和Intel等公司用于大規(guī)模生產。

常規(guī)的平面MOSFET包括由柵電極、柵絕緣層和半導體層構成的三明治結構，在半導體層中包括位于柵電極下方的溝道區(qū)和位于溝道區(qū)兩側的源/漏區(qū)。在源/漏區(qū)上可以形成硅化物層，利用通孔將硅化物層與源/漏電極相連，從而減小器件的寄生電阻和寄生電容。雖然平面MOSFET比FinFET具有更小的寄生電容和寄生電阻，并且與FinFET和全耗盡SOI（FD-SOI）型平面MOSFET器件相比，應力工程能夠更容易地應用于體硅平面MOSFET以進一步提高晶體管性能，但是，平面MOSFET受到短溝道效應的不利影響，導致器件的閾值電壓隨溝道長度和漏端電壓的變化而波動，減小了柵極對開關電流的控制，從而降低了器件性能。FinFET包括在半導體鰭片(Fin)中間形成的溝道區(qū)和在鰭片兩端形成的源/漏區(qū)，柵電極在溝道區(qū)的兩個側面包圍溝道區(qū)（即雙柵結構），鰭片中的溝道區(qū)厚度很薄，使得整個溝道區(qū)都能受到柵極的更強控制，比常規(guī)的平面MOSFET能夠更好地控制短溝道效應。然而，本領域的技術人員還不能利用常規(guī)的FinFET結構實現(xiàn)寄生電阻和寄生電容的同時減小。如何更好地控制器件的短溝道效應并減小寄生電容和寄生電阻以提高器件的性能是本領域面臨的世界性共性技術難題。

本專利提出了一種兼具平面晶體管（MOSFET）和三維晶體管（FinFET）共同優(yōu)點的新型晶體管:  hole FinFET ,解決半導體制造領域中在抑制器件的短溝道效應的同時減小寄生電阻這一世界性共性技術難題。

在本專利的技術方案中,半導體器件包括：鰭1002＂；與鰭相交的柵電極（柵介質1007＂和柵導體1008＂）；貫穿鰭和柵電極的通孔；形成在鰭兩端的源區(qū)和漏區(qū)；形成于通孔中的導電接觸部1014，與鰭電隔離，且與柵極電接觸，其中，半導體器件形成于絕緣體上半導體（SOI）襯底上，該SOI襯底包括依次形成的第一半導體層1000、絕緣體層1001和第二半導體層1002，鰭由第二半導體層形成，且通孔貫穿第二半導體層從而終止于絕緣體層。

本專利技術方案是對現(xiàn)有的常規(guī)FinFET器件的改進，在SOI襯底上形成半導體鰭片，并在鰭片兩端形成源漏區(qū)，在鰭片兩側設置柵極介質層和柵極導體，導電接觸部貫穿鰭片并與鰭片電隔離而與柵極導體電接觸。本發(fā)明的MOSFET器件結構不同于常規(guī)的FinFET，因為柵極設置在鰭片兩側并且具有貫穿鰭片且與柵極導體電接觸的導電接觸部，溝道區(qū)設置在鰭片中位于貫穿鰭片的導電接觸部兩側的薄層中，而常規(guī)的FinFET設置成雙柵結構并包圍鰭片的中間部分的溝道區(qū)。

通過采用本專利的技術方案，在減小源漏之間電阻的同時，并未增大柵極與源漏區(qū)之間的電容，有利于改善RC延遲，提升器件性能。同時，本專利的技術方案可以采用較厚的源漏區(qū)來減小寄生電阻。還可以在鰭片鄰接溝道區(qū)的部分形成延伸區(qū)，減小載流子的傳導路徑長度，從而進一步減小與寄生電容和寄生電阻有關的寄生作用。另外，還可以在源/漏區(qū)形成較厚的應力層，用來增加薄的溝道區(qū)的應力，從而進一步提高器件的開關速度。并且，本專利的技術方案中由于貫穿鰭片形成了自對準導電接觸部而使得溝道區(qū)非常薄，且可以利用平面MOSFET器件中采用的超陡后退阱（SSRW）工藝進一步減小溝道厚度，因此溝道區(qū)可以受到柵極的完全控制，從而減小了短溝道效應。

因此，本發(fā)明的技術方案解決了半導體制造領域中在抑制器件的短溝道效應的同時減小寄生電容和寄生電阻的這一世界性共性難題。MOSFET是集成電路中應用最為廣泛和最重要的關鍵器件。本專利的技術方案可以替代現(xiàn)有的常規(guī)MOSFET器件結構和制造方法，在提升器件性能、減小器件功耗和降低制造成本方面比現(xiàn)有的MOSFET器件具有明顯優(yōu)勢。

Hole FinFET相關的社會效益

微電子所以專項集成電路先導工藝研發(fā)中心（產學研聯(lián)盟）的名義，將包括Hole FinFET專利組合在內的1493項專利/專利申請以普通許可方式聯(lián)合授權許可給武漢新芯集成電路制造有限公司，合同金額1000萬美元（6787萬人民幣，其中入門費617萬元，銷售額提成6170萬元）,在國內第一次實現(xiàn)集成電路先導技術的成套專利許可，表明我國在全球集成電路競爭領域開始擁有自己的話語權和“知識產權保護傘”。微電子所還派遣專業(yè)技術人員、科研人員到武漢新芯，基于許可專利技術進一步產業(yè)化合作開發(fā)，完成了12吋生產線上FinFET成套基礎工藝的研發(fā)，并實現(xiàn)了大規(guī)模集成電路工藝技術的規(guī)模轉移。

 此外，微電子所還將包括Hole FinFET專利組合在內近千項專利許可給國內龍頭集成電路公司，許可金額等具體信息先處于保密狀態(tài)。

武漢新芯對微電子提供的FinFET基礎工藝研發(fā)給予了高度評價，“成功地在武漢新芯12英寸生產線上完成了FinFETs基礎工藝的二次開發(fā)”，“實現(xiàn)了大規(guī)模集成電路工藝技術的若干技術成果從基礎科研到產業(yè)開發(fā)的轉移，由此也促進了產業(yè)界關注的核心技術的深入開發(fā)”。武漢新芯“將中國科學院微電子研究所22-14納米集成電路器件工藝先導技術的技術發(fā)明成果進行了推廣應用”，如“三維立體器件基礎制造工藝”，“上述技術成果滿足了高端邏輯與非揮發(fā)存儲集成電路產品對…核心器件柵極結構的技術要求，所用技術的水平達到國際同類產品水平，填補了國內空白”。

微電子所通過“專利導向下的研發(fā)戰(zhàn)略”，在集成電路FinFET關鍵工藝形成了較系統(tǒng)的自主知識產權體系，基本實現(xiàn)了“你中有我”，為實現(xiàn)中國企業(yè)的專利保護傘奠定了堅實的基礎。

（后附：海高賽復賽決賽階段合作伙伴征集通知）

2018中國·海淀高價值專利培育大賽

復賽決賽階段合作伙伴征集通知

2018中國·海淀高價值專利培育大賽（簡稱“海高賽”）海選階段已經結束，為了更好地做好大賽復賽、決賽階段的組織工作，海高賽組委會及所屬各專項工作組計劃面向社會各界征集復賽、決賽階段的合作伙伴，具體方案如下：

一、 復賽專利評議合作機構征集

大賽復賽階段將設置針對參賽專利的評議答辯環(huán)節(jié)，將邀請專利檢索分析專業(yè)機構對參賽項目的專利挖掘、布局和撰寫情況進行分析點評，并由參賽隊伍進行答辯。

現(xiàn)征集該環(huán)節(jié)中參加參賽項目專利評議的專業(yè)服務機構現(xiàn)場提供專家咨詢，每個機構提供一名專利檢索分析專家參加專利評議。

征集條件：

（1）從事專利檢索分析和知識產權評議工作的專利代理機構、專利咨詢機構和信息服務機構等。

（2）參加評議的專家應至少具有十年以上本領域工作經驗。

（3）能夠嚴謹、客觀、公正和專業(yè)地對項目專利進行評議。

有意參加復賽專利評議的機構請于2018年7月2日（星期一）下班前將機構簡介、評議專家簡介和聯(lián)系人信息發(fā)送到以下郵箱：izhiliao@cnipr.com；huangwc@mqpat.com。

組委會在對申請參加的評議機構進行審核后確定合作對象，并在大賽復賽環(huán)節(jié)對評議機構進行介紹，以及在復賽和決賽環(huán)節(jié)宣傳活動中注明評議合作機構名單。

組委會咨詢電話及聯(lián)系人為：

馮琳琳：18501358115；

黃偉才：13683600172。

二、復賽、決賽贊助合作機構征集

大賽復賽和決賽階段采取公開比賽形式，并將通過多種媒體形式進行宣傳推廣，為了進一步擴大大賽社會影響力，特在復賽和決賽階段征集大賽贊助合作機構。

主要贊助內容包括：

（1）大賽獨家冠名權：最晚從復賽舉辦當天起，獨家冠名機構獲得大賽“XX杯”獨家冠名權，并享受大賽全部贊助合作權益支持。

（2）大賽贊助合作單位：最晚從復賽舉辦當天起，贊助合作機構成為大賽復賽和決賽階段的贊助合作單位，并享受大賽部分贊助合作權益支持。

有意參加贊助合作的機構請于2018年7月2日（星期一）下班前與組委會聯(lián)系了解詳情。

組委會咨詢電話及聯(lián)系人為：

黃偉才：13683600172；

周    鵬：13426108820；

馮琳琳：18501358115。

三、 決賽展覽展位合作機構征集

大賽決賽階段將邀請國內著名企業(yè)家、科學家、投資人等擔任評委，參賽項目采取現(xiàn)場路演和答辯形式比賽，重點考察項目的技術先進性和市場競爭力等。決賽現(xiàn)場為滿足創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目和知識產權服務機構展覽展示的需求，現(xiàn)提供部分展位和展覽空間。

有意參與展覽展示的機構請于2018年7月2日（星期一）下班前與組委會聯(lián)系了解詳情。

組委會咨詢電話及聯(lián)系人為：

周   鵬：13426108820；

江   娟：13121424007；

馮琳琳：18501358115。

附：

2018中國·海淀高價值專利培育大賽海選階段入圍公告

來源：IPRdaily中文網（IPRdaily.cn）

編輯：IPRdaily趙珍          校對：IPRdaily縱橫君

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