王曦

        王曦,江苏南通人,1966年8月6日出生于上海。1987年毕业于清华大学工程物理系,获学士学位,1990年和1993年在中国科学院上海冶金研究所分别获得硕士和博士学位。1993年至1994年在澳大利亚CSIRO做访问学者,1996年至1998年作为“洪堡”学者在德国Rossendorf研究中心工作。1990年至1996年在中国科学院上海冶金研究所先后任助理研究员、副研究员,1996年破格晋升为研究员,1998年被评为博士生导师。先后担任中国科学院上海冶金研究所、上海微系统与信息技术研究所实验室副主任、主任、所长助理、副所长,现任上海微系统与信息技术研究所党委书记兼副所长。2001年,创办了上海新傲科技有限公司,并先后担任总经理、首席执行官和董事长。 

        王曦先后担任上海市真空学会常务理事兼真空应用专业委员会主任,上海市金属学会半导体材料专业委员会主任,上海市有色金属学会副理事长,中国材料学会理事、青年委员会常务理事,中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室学术委员会委员,中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室学术委员会委员,美国J.Vacuum Science and Technology和中国《科学通报》等杂志评审委员,“十五”国家重大科技专项“超大规模集成电路微电子配套材料”总体专家组成员。王曦目前担任《极大规模集成电路制造装备及成套工艺》国家科技重大专项总体专家组副组长,他是离子束材料研究领域重要国际会议离子束材料表面改性(IBMM)国际委员会中国唯一国际委员,也是国际Bohmische物理学会成员。
 
        王曦长期致力于载能离子束与固体相互作用物理现象的研究,并将研究成果应用于先进电子材料绝缘体上的硅(Silicononinsulator,SOI)的开发。先后承担了包括国家杰出青年基金项目、上海市“科教兴市”重大产业科技攻关项目以及国家科技重大专项项目在内的多个国家和地方重大科技项目。他取得的主要科技成就和贡献有以下几个方面。 

一、载能离子与固体相互作用以及离子束辅助薄膜沉积技术研究 

        离子束辅助薄膜沉积(IBAD)是一种新颖的薄膜沉积技术,它在传统的物理气相薄膜沉积技术上引进载能离子束的独特作用,可以极大地提高沉积薄膜的性能。王曦在深入研究载能离子束与固体相互作用物理现象的基础上,系统地研究了IBAD技术,揭示了其物理和化学过程以及相应的表面、微结构、力学、电学、光学和生物特性。 

(1)改进了离子注入蒙特卡洛计算机模拟程序,揭示了高能离子束辅助沉积薄膜的物理和化学规律(吸附和再结晶过程),独创性地提出Xe+离子束辅助沉积技术,合成了优质氮化钛薄膜,并被应用于模具工业。该成果获1992年中科院自然科学奖三等奖、1997年中科院发明奖二等奖。 

(2)国际合作建立了国内第一台离子束辅助真空磁过滤弧沉积系统,首次研究了新型超硬βC3N4薄膜的光学和力学性质,揭示了氮对碳四面体键的稳定作用必须以低能量掺入为前提。该研究结果不仅澄清了βC3N4研究界一个关键的学术争议,而且为实践上合成理论所预言的βC3N4新材料提供了一个准则。 

(3)系统地研究了非晶金刚石薄膜和碳纳米管的场致电子发射性能,发现了氢等离子体处理可以极大地提高非晶金刚石薄膜和碳纳米管的场致电子发射束流和密度,开发了一系列纳米碳管发光原型器件,有力地推动了国内场发射平板显示器技术的发展。 

二、绝缘体上硅(Silicononinsulator)SOI材料技术研发与产业化 

        王曦在深刻理解离子束与材料相互作用物理现象和完全掌握离子束辅助薄膜沉积技术基础上,进一步将这些研究成果应用于先进电子材料的离子束合成,即离子注入技术生成SOI材料。SOI是指在普通的集成电路芯片制造衬底材料硅单晶圆片表面以下几百纳米深处“埋入”几百纳米厚的SiO2绝缘层,从而形成Si(几百纳米)/SiO2(几百纳米)/Si(300~500微米)的“三明治”层状结构。晶体管将来就制作在顶层几百纳米厚的Si薄层中。在SOI衬底上制作的晶体管具有速度快、功耗低等优势,是硅基集成电路发展到纳米器件时代继续维持“摩尔定律”的利器,因此SOI技术被称为“二十一世纪的硅集成电路技术”。另外,基于SOI的电路具有优异的抗空间辐射能力,在空间运行(比如卫星)更可靠、更稳定。SOI技术是国防和空间等领域迫切需求的军用微电子核心技术。 

        SOI晶圆片材料制备的一个关键技术是离子注入技术。氧离子注入可以将氧离子射入到硅单晶圆片表面以下几百纳米深处,与硅形成SiO2埋层。王曦和他率领的团队在同组前辈科学家工作的基础上,深入研究了SOI离子注入合成过程中的物理和化学过程,发展出一系列具有核心自主知识产权、能将SOI晶圆片规模化生产的关键技术,同时通过进一步改良SOI晶圆片材料,成功将其应用在空间领域。 

(1)利用低温离子注入损伤增强扩散效应,发现了离子注入能量剂量匹配窗口,自行开发了超低剂量注氧隔离(SLDSIMOX)薄膜SOI技术,极大地提高了SOI质量,同时降低了SOI制造成本。 

(2)巧妙地将离子注入SOI技术和键合SOI技术结合,独创了注氧键合Simbond厚膜SOI技术,为汽车电子以及平板显示等领域大规模应用提供高质量厚膜SOI晶圆片。 

(3)创新了硅掺杂SOI材料改性技术,提高SOI材料抗总剂量加固水平,达到宇航级抗辐照元器件水平,满足了航天核心电子元器件的要求。 

(4)上述成果评估并经财政部确认,作价2220万元无形资产,投入到王曦领导创建的上海新傲科技有限公司——我国唯一的SOI材料研发和生产基地,实现了SOI材料产业化。填补了SOI材料国内空白,解决了我国SOI的“有无”问题,为我国特殊领域核心元器件的开发扫除了障碍,为军用微电子的发展作出了重要贡献。同时,新傲也是继美国、日本和法国之后全球第四个最重要的SOI材料研发中心,生产的高端集成电路材料SOI晶圆片出口国际著名半导体公司,在我国微电子行业整体落后西方发达国家的情况下,实现了我国微电子材料的跨越式发展。 

        王曦在离子束与材料相互作用规律以及先进电子材料SOI合成制造技术深入系统和创造性的研究过程中,获得科学技术成果奖和人才奖8项,包括国家科技进步奖一等奖(排名第一)、上海市科技进步奖一等奖(排名第一)、中国科学院杰出科技成就奖(排名第一)各1项。他入选2007年上海领军人才,2004年被评为第八届中国科学院杰出青年,2003年入选中国科学院“百人计划”,是国务院政府特殊津贴获得者(1998年)。王曦在国际主要学术刊物和会议上发表论文228篇,申请发明专利34项,其中授权22项。他先后培养了30余名博士生和硕士生。 

京ICP备号
版权所有 何梁何利基金
THE HO LEUNG HO LEE FOUNDATION