海高賽復(fù)賽入圍項目展示系列（一）-Hole FinFET技術(shù)

原標(biāo)題：海高賽復(fù)賽入圍項目展示系列（一）-Hole FinFET技術(shù)

2018中國·海淀高價值專利培育大賽（海高賽）已經(jīng)進(jìn)入復(fù)賽準(zhǔn)備階段，即日起將對入圍復(fù)賽的高價值專利培育項目內(nèi)容進(jìn)行公眾展示。在海高賽復(fù)賽中，參賽項目將就專利質(zhì)量和專利培育情況展開激烈競爭。敬請關(guān)注“海高賽”！

項目名稱：新型晶體管Hole FinFET

牽頭單位：中國科學(xué)院微電子研究所

發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)的重要性

當(dāng)前中國經(jīng)濟總量穩(wěn)居世界第二，對世界經(jīng)濟增長貢獻(xiàn)率超過30%，經(jīng)濟實力、國防實力和綜合國力進(jìn)入世界前列，與唯一超級大國美國的差距在不斷縮小。在經(jīng)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(quán)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(dǎo)體產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟中的先導(dǎo)型、戰(zhàn)略性基礎(chǔ)產(chǎn)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(dǎo)體芯片消費市場，長期以來中國集成電路嚴(yán)重依賴進(jìn)口，貿(mào)易逆差持續(xù)擴大。2016年世界半導(dǎo)體市場銷售額達(dá)到3297億美元，集成電路約占半導(dǎo)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(chǎn)品自給率卻不足10%。如何加強中國半導(dǎo)體核心技術(shù)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(mào)易戰(zhàn)中，美國商務(wù)部對中興通訊實施精準(zhǔn)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(wù)部達(dá)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(fù)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(chǎn)芯片廠商可提供替代品。如今，美國貿(mào)易代表辦公室公布再次對華開出征稅清單，將對從中國進(jìn)口的約500億美元商品加征25%的關(guān)稅。征稅清單重點打擊的還是國產(chǎn)半導(dǎo)體元器件。通過這次貿(mào)易戰(zhàn)，中國從國家領(lǐng)導(dǎo)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(nèi)也疾呼提高自主知識產(chǎn)權(quán)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(lǐng)域，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）是用于該三大領(lǐng)域中最為核心的半導(dǎo)體器件。北京中科微知識產(chǎn)權(quán)服務(wù)有限公司（下文簡稱“中科微”）聯(lián)手中國科學(xué)院微電子研究所（下文簡稱“微電子所”），采用專利運營與技術(shù)研發(fā)緊密結(jié)合的方式，旨在推進(jìn)運營高價值知識產(chǎn)權(quán)。本次推廣的Hole FinFET專利（專利號：ZL201210065168.1）涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法，屬于代表未來16nm及以下技術(shù)節(jié)點主流的三維鰭式場效應(yīng)晶體管（FinFET）器件結(jié)構(gòu)和制造工藝，作為關(guān)鍵技術(shù)之一榮獲2014年度中國科學(xué)院杰出科技成就獎、2016年度中國電子學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎一等獎、2016年度北京市科學(xué)技術(shù)獎一等獎。本專利是中國科學(xué)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(guān)的技術(shù)已申請發(fā)明專利14項并形成相應(yīng)專利組合，該專利組合中已授權(quán)中國專利8項，已授權(quán)美國專利5項，另有1項中國申請正在辦理授權(quán)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(nèi)外半導(dǎo)體巨頭引用達(dá)41次，對整套關(guān)鍵技術(shù)形成了多層次的有效保護(hù)。

根據(jù)美國著名專利咨詢公司LexInnova 2016年度發(fā)布的FinEFT技術(shù)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(jìn)入前20名的單位。尤為突出的是，微電子所的FinFET專利質(zhì)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(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域打破了國外半導(dǎo)體巨頭在該技術(shù)領(lǐng)域的知識產(chǎn)權(quán)壁壘，在集成電路制造最新技術(shù)代的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域形成了較系統(tǒng)的知識產(chǎn)權(quán)布局并在國際上占據(jù)了一定地位。

Hole FinFET解決的技術(shù)問題及技術(shù)方案說明

在過去近半個世紀(jì)，一直通過核心器件特征尺寸的微縮來實現(xiàn)半導(dǎo)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(yán)重削弱，導(dǎo)致嚴(yán)重的短溝道效應(yīng)并降低器件的性能。傳統(tǒng)的平面器件無法抑制日益嚴(yán)重的短溝道效應(yīng)和維持驅(qū)動性能的提高，F(xiàn)inFET技術(shù)是克服上述挑戰(zhàn)的主要手段之一，已經(jīng)成為未來16nm及以下技術(shù)節(jié)點器件結(jié)構(gòu)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(chǎn)。

常規(guī)的平面MOSFET包括由柵電極、柵絕緣層和半導(dǎo)體層構(gòu)成的三明治結(jié)構(gòu)，在半導(dǎo)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(cè)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(yīng)力工程能夠更容易地應(yīng)用于體硅平面MOSFET以進(jìn)一步提高晶體管性能，但是，平面MOSFET受到短溝道效應(yīng)的不利影響，導(dǎo)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(guān)電流的控制，從而降低了器件性能。FinFET包括在半導(dǎo)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(cè)面包圍溝道區(qū)（即雙柵結(jié)構(gòu)），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(yīng)。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還不能利用常規(guī)的FinFET結(jié)構(gòu)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(yīng)并減小寄生電容和寄生電阻以提高器件的性能是本領(lǐng)域面臨的世界性共性技術(shù)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(dǎo)體制造領(lǐng)域中在抑制器件的短溝道效應(yīng)的同時減小寄生電阻這一世界性共性技術(shù)難題。

在本專利的技術(shù)方案中,半導(dǎo)體器件包括：鰭1002＂；與鰭相交的柵電極（柵介質(zhì)1007＂和柵導(dǎo)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(dǎo)電接觸部1014，與鰭電隔離，且與柵極電接觸，其中，半導(dǎo)體器件形成于絕緣體上半導(dǎo)體（SOI）襯底上，該SOI襯底包括依次形成的第一半導(dǎo)體層1000、絕緣體層1001和第二半導(dǎo)體層1002，鰭由第二半導(dǎo)體層形成，且通孔貫穿第二半導(dǎo)體層從而終止于絕緣體層。

本專利技術(shù)方案是對現(xiàn)有的常規(guī)FinFET器件的改進(jìn)，在SOI襯底上形成半導(dǎo)體鰭片，并在鰭片兩端形成源漏區(qū)，在鰭片兩側(cè)設(shè)置柵極介質(zhì)層和柵極導(dǎo)體，導(dǎo)電接觸部貫穿鰭片并與鰭片電隔離而與柵極導(dǎo)體電接觸。本發(fā)明的MOSFET器件結(jié)構(gòu)不同于常規(guī)的FinFET，因為柵極設(shè)置在鰭片兩側(cè)并且具有貫穿鰭片且與柵極導(dǎo)體電接觸的導(dǎo)電接觸部，溝道區(qū)設(shè)置在鰭片中位于貫穿鰭片的導(dǎo)電接觸部兩側(cè)的薄層中，而常規(guī)的FinFET設(shè)置成雙柵結(jié)構(gòu)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(shù)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(shù)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(dǎo)路徑長度，從而進(jìn)一步減小與寄生電容和寄生電阻有關(guān)的寄生作用。另外，還可以在源/漏區(qū)形成較厚的應(yīng)力層，用來增加薄的溝道區(qū)的應(yīng)力，從而進(jìn)一步提高器件的開關(guān)速度。并且，本專利的技術(shù)方案中由于貫穿鰭片形成了自對準(zhǔn)導(dǎo)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(jìn)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(yīng)。

因此，本發(fā)明的技術(shù)方案解決了半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中在抑制器件的短溝道效應(yīng)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(yīng)用最為廣泛和最重要的關(guān)鍵器件。本專利的技術(shù)方案可以替代現(xiàn)有的常規(guī)MOSFET器件結(jié)構(gòu)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(guān)的社會效益

微電子所以專項集成電路先導(dǎo)工藝研發(fā)中心（產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟）的名義，將包括Hole FinFET專利組合在內(nèi)的1493項專利/專利申請以普通許可方式聯(lián)合授權(quán)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(nèi)第一次實現(xiàn)集成電路先導(dǎo)技術(shù)的成套專利許可，表明我國在全球集成電路競爭領(lǐng)域開始擁有自己的話語權(quán)和“知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)傘”。微電子所還派遣專業(yè)技術(shù)人員、科研人員到武漢新芯，基于許可專利技術(shù)進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)化合作開發(fā)，完成了12吋生產(chǎn)線上FinFET成套基礎(chǔ)工藝的研發(fā)，并實現(xiàn)了大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)的規(guī)模轉(zhuǎn)移。

 此外，微電子所還將包括Hole FinFET專利組合在內(nèi)近千項專利許可給國內(nèi)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(chǔ)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(chǎn)線上完成了FinFETs基礎(chǔ)工藝的二次開發(fā)”，“實現(xiàn)了大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)的若干技術(shù)成果從基礎(chǔ)科研到產(chǎn)業(yè)開發(fā)的轉(zhuǎn)移，由此也促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的核心技術(shù)的深入開發(fā)”。武漢新芯“將中國科學(xué)院微電子研究所22-14納米集成電路器件工藝先導(dǎo)技術(shù)的技術(shù)發(fā)明成果進(jìn)行了推廣應(yīng)用”，如“三維立體器件基礎(chǔ)制造工藝”，“上述技術(shù)成果滿足了高端邏輯與非揮發(fā)存儲集成電路產(chǎn)品對…核心器件柵極結(jié)構(gòu)的技術(shù)要求，所用技術(shù)的水平達(dá)到國際同類產(chǎn)品水平，填補了國內(nèi)空白”。

微電子所通過“專利導(dǎo)向下的研發(fā)戰(zhàn)略”，在集成電路FinFET關(guān)鍵工藝形成了較系統(tǒng)的自主知識產(chǎn)權(quán)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(hù)傘奠定了堅實的基礎(chǔ)。

（后附：海高賽復(fù)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(fù)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(jīng)結(jié)束，為了更好地做好大賽復(fù)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(fù)賽、決賽階段的合作伙伴，具體方案如下：

一、 復(fù)賽專利評議合作機構(gòu)征集

大賽復(fù)賽階段將設(shè)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(gòu)對參賽項目的專利挖掘、布局和撰寫情況進(jìn)行分析點評，并由參賽隊伍進(jìn)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(wù)機構(gòu)現(xiàn)場提供專家咨詢，每個機構(gòu)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(chǎn)權(quán)評議工作的專利代理機構(gòu)、專利咨詢機構(gòu)和信息服務(wù)機構(gòu)等。

（2）參加評議的專家應(yīng)至少具有十年以上本領(lǐng)域工作經(jīng)驗。

（3）能夠嚴(yán)謹(jǐn)、客觀、公正和專業(yè)地對項目專利進(jìn)行評議。

有意參加復(fù)賽專利評議的機構(gòu)請于2018年7月2日（星期一）下班前將機構(gòu)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(gòu)進(jìn)行審核后確定合作對象，并在大賽復(fù)賽環(huán)節(jié)對評議機構(gòu)進(jìn)行介紹，以及在復(fù)賽和決賽環(huán)節(jié)宣傳活動中注明評議合作機構(gòu)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(fù)賽、決賽贊助合作機構(gòu)征集

大賽復(fù)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(jìn)行宣傳推廣，為了進(jìn)一步擴大大賽社會影響力，特在復(fù)賽和決賽階段征集大賽贊助合作機構(gòu)。

主要贊助內(nèi)容包括：

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

（2）大賽贊助合作單位：最晚從復(fù)賽舉辦當(dāng)天起，贊助合作機構(gòu)成為大賽復(fù)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(quán)益支持。

有意參加贊助合作的機構(gòu)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(gòu)征集

大賽決賽階段將邀請國內(nèi)著名企業(yè)家、科學(xué)家、投資人等擔(dān)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(shù)先進(jìn)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(chǎn)權(quán)服務(wù)機構(gòu)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(gòu)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(wǎng)（IPRdaily.cn）

編輯：IPRdaily趙珍          校對：IPRdaily縱橫君

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