實驗室概況
中國科學院微电子器件与集成技术重点实验室（简称院重点实验室）于2008年经中國科學院批准，成为面向国内外开放的院重点实验室。
重點實驗室是根據國家重大需求、微電子領域前沿研究的發展趨勢、科學院信息領域的發展戰略布局和尊龙凯时的中長期發展戰略需求建設而成。重點實驗室聚焦我國微電子産業技術發展的重大戰略需求，面向國際微電子前沿領域，圍繞新型微電子器件及集成中的科學問題，以解決信息存儲、處理、傳輸及其能耗等一系列關鍵科學技術問題爲突破口，重點開展新一代微電子器件及其納米加工和集成技術的基礎研究，加強國際國內的開放合作，加強創新能力、前沿技術與知識産權儲備，成爲微電子學高層次人才科技創新、學術交流的研究基地，爲我國集成電路産業的可持續發展提供一流人才與科學技術支撐。
重点实验室具有较先进的纳米加工设备和工艺线，拥有十级到万级超净间4139.388平方米，已具备国内一流的纳米加工与研究环境。实验室现有仪器设备215台套，总价值约9516万元，其中50万元以上设备29台套，价值7873.29万元。目前装备有分辨率8nm的JEOL JBX-6300LS电子束光刻系统、分辨率30nm的JEOL JBX-5000LS电子束光刻系统、分辨率350nm的MEBES 4700电子束制版系统、光学制版系统；在软件方面拥有光学临近效应校正软件Caprox，还自行开发了一系列应用于纳米加工图形化工艺的TCAD应用软件，建立了国内最早的NGL掩模研制点。同时装备有电子束镀膜系统、高温化学气相沉积PECVD薄膜制备系统、原子层沉积ALD薄膜制备系统、离子束溅射薄膜制备系统、光学曝光机、高密度等离子体ICP刻蚀机等纳米材料加工设备，扫描电子显微镜、原子力显微镜、椭偏仪、台阶仪等纳米结构表征设备，以及适用于纳米尺度器件及电路结构的电学性能测试系统、快速阵列结构电学性能测试系统以及变温物性测试系统，用于纳米尺度材料、结构、器件和电路制备及表征测试。此外还拥有中國科學院EDA中心（依托于中國科學院微电子研究所）丰富的设计、模拟仿真及其它工具软件支持。
重點實驗室具有從事納米加工的豐富經驗、技術基礎和工藝平台設備支撐能力，在納米材料制備、納米結構加工、納米尺度器件電路制備及性能表征等方向上具備紮實基礎。
未來，微電子器件與集成技術重點實驗室將充分發揮上述優勢，建立面向全國的微電子技術研發的開放性平台，爲學術界和産業界提供可靠性分析、技術方案驗證、關鍵工藝開發等相關服務。同時帶動多學科領域的發展，造就一支國際水平的研究團隊，爲我國相關領域的可持續創新發展奠定基礎。
研究方向
中國科學院微电子器件与集成技术重点实验室开展新型存储和逻辑器件、新材料和新原理器件、纳米集成技术等应用基础研究。建成有重要国际地位的微电子技术研究平台，推动我国微电子产业的创新发展，在解决国家重大需求上发挥不可替代的作用。
1、納米尺度傳輸機理、模型及EDA技術：研究納米尺度基于電子、自旋等不同物理機制的傳輸機理，建立相關器件模型；發展基于物理原理的模擬平台，建立緊湊模型及電路設計工具。
2、高性能及低功耗器件與電路：包括FinFET、納米線晶體管、隧穿晶體管、新型非易失存儲器、存-算一體器件、自旋邏輯與存儲、負電容器件等。
3、新原理表征與制造方法：發展表征、檢測、制造的新原理、新方法，包括基于電子、離子、熱效應等不同原理的表征技術、低成本納米結構制造技術、計算光刻等。
4、新原理微納器件與功能融合：包括同質與異質集成、同構與異構集成、功能融合，延展和超越CMOS等。
研究成果簡介
● 先进存储器
課題組包括阻變存儲器、存儲器可靠性和高可靠非易失存儲器産品開發三方面的研究。
1、阻變存儲器方向：在新材料开发、器件性能优化、阻变机理、可靠性、操作方法、测试技术、存储芯片电路设计、三维集成等方面取得了一些列成果。提出了功能层掺杂提高RRAM性能和成品率的方法。提出“电场工程”改善参数均匀性的思想。通过原位TEM观测首次获得了导电细丝生长和断裂的动态过程。首次在国际上开展了RRAM器件热电效应的研究，发展了一种RRAM阻变机制研究的新方法。研发成功1kb RRAM电路，是国际上第二个功能完整的HfO2基电路。研制成功HfO2/CuGeS双层结构高性能自选通RRAM器件，并首次实现了4层8×32的RRAM垂直交叉阵列的集成。研究成果发表在Nature Communications、Advanced Materials、ACS Nano、IEEE Electron Device Letters、Scientific Reports、Nanoscale、IEDM等国际学术期刊和会议上，SCI他引超过4000次。研究成果受到国际关注，和Western Digital、VSEA、Adesto等公司开展了合作。
2、存儲器可靠性方向：與國內晶圓廠合作開展存儲器可靠性研究工作，通過模擬分析、TCAD仿真等手段，優化存儲器制造工藝；並從器件電學可靠性退化的機理入手，改善器件的編程、擦除操作條件，從而綜合改善存儲器件性能，提高産品良率。針對不同類型存儲器件的特性，開發存儲器芯片，突破高密度、大容量存儲芯片的設計難點，密切與産業界合作，開展技術轉移轉化工作。
金属纳米晶控制导电细丝生长及获得的4态数据保持特性（ACS Nano, 2010, 4, 6162）
通过TEM原位表征技术获得RRAM导电细丝形成和破灭的动态过程（Advanced Materials, 2012, 24, 1844）
Ti/HfOx/Pt器件导电细丝的Seebeck效应测试样品结构、Seebeck电压与加热电极热电流的关系、Seebeck系数与温度的关系、归一化电阻与温度的关系（Nature Communications, 2014, 5, 4598）
1kb RRAM试验芯片。(a)芯片实物图；(b)写入‘IME’字样的阵列二进制位图；(c)芯片中RRAM器件与MOS晶体管的集成结构的TEM照片；(d)芯片中单元的电阻转变特性；(e)芯片中单元在脉冲模式下的实时编程图（Scientific Reports, 2015, 5, 7764）
3、高可靠非易失存儲器産品開發：针对高技术领域对高可靠非易失存储的应用需求，从存储器件的基本特性及可靠性问题着手，系统开展高等级非易失存储器产品研究开发。主要工作包括：根据不同可靠性等级的应用需求，分别开展高可靠大容量 NOR Flash 产品开发。
存儲器可靠性研究與大容量存儲芯片
Trilobite/MCF256P芯片實物照片
● 新型逻辑器件
10納米以下傳統矽基邏輯器件在尺寸微縮道路上面臨溝道漏電與遷移率劣化的嚴重挑戰。課題組開展面向大規模集成邏輯電路的新型MOS器件結構與關鍵工藝技術研究，研究抑制納米MOS器件短溝道效應並持續提高器件驅動性能的關鍵技術，同時研究相關物理機制及內在機理，研發在大規模邏輯電路中的應用集成技術，形成成套創新工藝，實現技術向工業界的轉移並開展合作開發：
1、可大規模集成的異構FinFET與取代柵中矽基納米線研究：研究兼容傳統FinFET技術的半環柵和全環柵器件結構，研究納米溝道的制造技術，研究納米溝道的量子輸運機理，研究標准單元電路的集成應用。
2、基于FinFET的超低功耗隧穿晶體管研究：研究兼容傳統FinFET工藝的超低功耗隧穿晶體管器件結構，研究集成工藝，研究特殊的工作機理及電路應用方式。
3、納米尺度三維高k金屬柵材料與界面工程研究：研究適合10納米以下超大高寬比的新型多層高k金屬柵材料及集成工藝，研究改善柵極與溝道界面質量的物理機制，研究金屬柵多阈值技術以及提高器件可靠性的機理與方法。
4、新型源漏低阻工藝與金屬接觸技術：研究源漏超低溫選擇外延技術，研究金屬與矽、鍺矽、重摻雜襯底等材料的矽化物及直接接觸技術，研究形成低阻通道的物理機制及工藝方法，研究電路優化應用。
5、基于三維多柵負電容晶體管研究：研究负电容材料生长和调控技术，研究负电容材料频率响应和可靠性依赖关系，研究负多栅电容器件制备关键技术和大规模集成方案等，实现极低电压工作NCFET器件（Vdd < 0.4V）。
● 新材料新原理纳米器件
隨著微電子技術發展到10納米節點以下，采用新材料與新原理器件已經成爲新一代集成電路技術的主要選擇，該研究方向包括以下四個研究內容：
1、矽基高遷移率溝道異質結器件研究：通过III-V沟道材料的引入提升FinFET器件的性能，研究异质结能带结构对关态电流的异质作用，实现高性能低功耗硅基III-V FinFET器件。研究具有III型能带对准关系的III-V异质结器件，实现极低电压工作TFET器件（Vdd < 0.3V）。
2、三維異質集成電路研究：互連引線延遲對極大規模集成電路的速度性能起決定性作用，傳統的二維集成已成爲集成電路技術的發展瓶頸。與TSV技術相比，基于晶圓鍵合技術的三維異質集成電路技術能大幅度降低互連引線長度，實現更高的集成密度，通過新材料的異質集成實現更快的工作速度與更複雜的性能。
3、石墨烯新原理器件研究：石墨烯作爲一種新型的二維碳材料，由于其優異的電學、光學性質以及穩定的化學特性，在微電子領域具有廣闊的應用前景。研究石墨烯和金屬接觸的表征方法與制造工藝，探索石墨烯新型接觸的機理。研究高K介質與界面處的缺陷與界面態，探索石墨烯表面修飾技術，研制高性能石墨烯納米器件。
4、矽基氮化镓電力電子器件研究：針對高性能Si基GaN電力電子器件和模塊，開發GaN基電子器件增強型，高絕緣柵介質和高壓鈍化等關鍵技術研究。探索III族氮化物電子器件界面態物理和低界面態工藝，研究GaN基電力電子器件在高壓應力、動態強場下的失效機理和可靠性增強技術。開發III族氮化物電子材料和器件先進表征技術，開發CMOS兼容Si基GaN電力電子器件制備工藝，推動Si基GaN電力電子器件産業化。
● 器件物理与模型
在有机半导体载流子输运机理、热电效应、阻变存储器、有机薄膜晶体管、IGZO薄膜晶体管、有机太阳能电池和石墨烯等方面取得了一些列成果。提出了完整的基于跃迁运动的热电效应模型，该模型很好的解释了温度、载流子浓度和无序度对Seebeck系数的影响；提出了一个统一的爱因斯坦关系方程，与先前科学界的认识完全相反；成功开发了IGZO TFT和Graphene TFT的Compact模型等。研究成果发表在Nature Communications、Physical Review B, IEEE Electron Device Letters、Scientific Reports、IEDM等国际学术期刊和会议上。
Compact模型及在RFID中的应用 (IEDM Tech. Dig., 2014, IEDM Tech. Dig., 2015)
三维集成阻变存储器的热效应（Sci. Rep. 5, 13504 (2015)）
● 纳米集成工艺
傳統半導體加工技術難以適應新型存儲器件、有機電子學、短波器件等交叉領域的需求。如何完成微納結構制造高可靠集成，實現多元化應用，是當前微納結構制造技術的研究前沿。
自制双腔立式、高真空、非商用1000°C PECVD和微分干涉相衬原位工艺检测两种设备。自支撑薄膜口径达到F70mm。提出混合光刻新方法,实现大高宽比和高保真，控制复杂结构边线粗糙度和特征尺寸精度。结合“自上而下”的光刻工艺和“自下而上”的自组装技术，将先进光刻模块、薄膜生长�？椤⒖淌茨？榈冉杏呕诖嘶∩辖⒓臃ê图醴街治⒛善骷芍圃煨侣废�，形成电镀、刻蚀和剥离3套制造技术组合，完成系列微纳米器件整套制造技术规范，实现百余道工序的跨微纳尺度器件集成。
自制PECVD設備及高高寬比納米結構加工技術
部分納米加工技術及器件集成結果
● 即时检验
即時檢測是通過集成電路，光學系統，機械系統和微流體系統的創新設計和先進加工，實現“低成本，低功耗，高精度和高質量”的便攜移動移動核酸分子診斷系統。
圍繞高質量核酸樣本制備，開展新型微流體材料選擇，器件加工和集成。確定微流體器件的幾何參數，表面化學的修飾。圍繞可移動設備的要求，開展微光機電系統的集成和嵌入式系統的軟硬件開發。以流感病毒爲切入口，開展環介導等溫擴增技術的研發以及儀器的測試和優化。
基于微流控芯片的單細胞分類計數
納米孔加工及電學性能測試
實驗室工藝平台
光學掩模制造平台：激光直寫和高速電子束曝光相結合，研發了掩模制造的成套技術，形成了6種規格的光學掩模産品，覆蓋8個技術節點，産品用戶覆蓋全國並出口到歐美等國家。研制成功國內首塊6英寸極紫外光刻掩模。
納米器件加工平台：建設了光刻、刻蝕、鍍膜、表征四個子平台，發展了低成本、高分辨率和高效率兼顧的納米結構制造技術，研發了任意複雜圖形、大面積、高分辨率、大高寬比、高保真的微電子器件集成技術，進行了拓展應用，形成了小批量生産能力。
電學測試平台：建设了半导体器件IV、CV、Pulsed IV、Charge pumping和 RTN等常规及可靠性测试平台，研制了快速脉冲IV测试�？楹蚏RAM存储阵列测试系统，具备了涵盖半导体单管器件与集成电路为一体的综合测试能力。
科研隊伍
中國科學院微电子器件与集成技术重点实验室拥有一支在领域内有影响力的科研团队，现在固定人员77人，其中科研人员58人，技术支撑人员14人，管理人员5人。科研团队中有中國科學院院士2人，发展中国家科学院院士1人，IEEE Fellow 1人，国家自然基金委创新团队1个，国家傑出青年科学基金获得者4人，国家优秀青年科学基金获得者3人，科技北京百名领军人才1人。从国内外高�：涂蒲谢拐衅妇哂醒芯可Ю嗄耆瞬偶甘耍丫榻艘恢Ы峁购侠�、素质优良、具有较强竞争力和持续发展能力的科技人才团队和管理与技术支撑队伍。
設有博士和碩士學位授予點，現有博士後7人，在讀研究生92人，其中碩士研究生59人，博士研究生33人。博士後和研究生隊伍的發展使本實驗室的科研力量充滿生機與活力。
项目、論文、專利及国内外合作
中國科學院微电子器件与集成技术重点实验室先后承�：筒斡肓硕嘞罟抑氐阊蟹⒓苹�、国家科技重大专项、863、973、中科院重大装备和自然基金项目。近5年发表論文300余篇，包括Nat. Commun.、Nano Lett.、Adv. Mater.、Adv. Funct.Mater.、ACS Nano、PRL、Small、IEEE EDL、IEEE TED、Opt. Lett 等国际顶级期刊和IEDM、VLSI等国际顶级会议。研究成果被国际著名学者写入7本專著和40篇综述中。发表在Adv. Mater. 2012、IEEE EDL 2013（两篇）、Nano Lett. 2009、IEEE EDL 2009和IEEE EDL 2008上的六篇論文入选Highly cited paper（Top 1%）。重点实验室成员在本领域重要国际会议做邀请报告60余次，并多次参与国际会议的组织。多项授权发明專利转让国内龙头集成电路企业。荣获国家自然科学二等奖1项、国家技术发明二等奖3项、北京市科技进步一等奖1项、北京市科技进步二等奖1项、中國科學院杰出成就集体奖2项、中国电子学会科学技术奖一等奖2项。
研究室积极与国内外著名大学、公司开展合作研究，联合进行人才培养，Western Digital、Adesto、Varian等国外企业和中芯国际、上海集成电路研发中心、联想、华为、北京智芯等国内企业开展多元、长期、有效的科技成果转化合作，为国内外数百家高科技公司、高校和研发机构提供制版和工艺支撑服务。
機構設置