我國(guó)首次建立基于硅晶格常數(shù)溯源的集成電路納米線寬標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

近日，市場(chǎng)監(jiān)管總局批準(zhǔn)建立平面結(jié)構(gòu)納米線寬標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（[2024]國(guó)標(biāo)物證字第5975號(hào)）和立體結(jié)構(gòu)納米線寬標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（[2024]國(guó)標(biāo)物證字第5976號(hào)），打通極小納米線寬量值向硅晶格常數(shù)溯源的計(jì)量途徑，成為我國(guó)集成電路晶體管柵極線寬溯源最精準(zhǔn)“標(biāo)尺”，支撐集成電路制造向極微觀尺度邁進(jìn)，提升集成電路芯片集成度和性能先進(jìn)制造水平，有力促進(jìn)我國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

納米線寬作為集成電路的關(guān)鍵尺寸，指晶體管柵極的最小線寬（柵寬），是描述集成電路工藝先進(jìn)程度的一個(gè)重要指標(biāo)，其量值的準(zhǔn)確性將極大影響電流、電阻等電特性參數(shù)等芯片器件的性能指標(biāo)。

有研究表明，當(dāng)集成電路線寬節(jié)點(diǎn)達(dá)到32nm以下時(shí)，線寬量值10%的誤差將導(dǎo)致芯片器件失效。當(dāng)前集成電路先進(jìn)的工藝制程節(jié)點(diǎn)要求線寬達(dá)到原子級(jí)準(zhǔn)確度，通常采用線寬標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對(duì)關(guān)鍵尺寸量測(cè)設(shè)備進(jìn)行計(jì)量溯源，以確保關(guān)鍵尺寸設(shè)計(jì)加工的準(zhǔn)確性。

隨著集成電路工藝制程節(jié)點(diǎn)的不斷縮小，芯片的晶體管密度增加和性能提升得益于晶體管柵極寬度的不斷減少。

中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院的納米線寬標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制團(tuán)隊(duì)，以國(guó)際計(jì)量局規(guī)定的國(guó)際單位制米定義復(fù)現(xiàn)方法—硅晶格{220}方向尺寸（0.192nm）為基礎(chǔ)，采用內(nèi)稟硅晶格原子標(biāo)尺的線寬標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)線寬標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的原子級(jí)準(zhǔn)確度（<1nm）計(jì)量溯源，突破了現(xiàn)有波長(zhǎng)計(jì)量基準(zhǔn)（633nm）溯源方式對(duì)線寬測(cè)量的5nm不確定度水平極限，研制成功了與集成電路關(guān)鍵制程節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的7nm、22nm、45nm的線寬標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，不確定度水平處在0.32nm～1.3nm，初步構(gòu)建了基于硅晶格常數(shù)溯源的集成電路高準(zhǔn)確度納米線寬計(jì)量溯源體系，為保障集成電路與原子級(jí)制造幾何量值的準(zhǔn)確性奠定了堅(jiān)實(shí)計(jì)量基礎(chǔ)。

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