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Gate-All-Around场效应晶体管(棉酚场效应晶体管)

一个可能的替代finFETs晶体管设计。
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描述

作为finFET鳍宽度接近5 nm,通道宽度的变化可能导致不良的变化和流动损失。一个承诺,未来晶体管候选人- gate-all-around场效应晶体管可以规避这个问题。认为最终的互补金属氧化物半导体元件在静电学方面,gate-all-around是门的设备放置在所有四个边的通道。它基本上是一个硅纳米线与一个门。在某些情况下,gate-all-around场效应晶体管可以InGaAs或其他III-V材料的渠道。

Nanosheet棉酚

水平叠加nanosheets正在成为行业共识5 nm,根据IBM。这些设备开始交替层硅和硅锗(锗硅),图案为支柱。

创建最初的硅/锗硅异质结构简单,模式类似于鳍制造和支柱。接下来的几个步骤是独一无二的nanosheet晶体管,虽然。锗硅层的压痕使内部空间源/漏之间的间隔,这最终将沉积的支柱和空间门旁边。这个间隔定义门宽度。然后,一旦内部间隔器,一个通道释放腐蚀消除了锗硅。“肾上腺脑白质退化症”存款的闸极介电层和金属硅nanosheets之间的空间。

减少晶格畸变和其他缺陷,锗硅层的锗含量应尽可能低。腐蚀与通用电气内容选择性增加,侵蚀的硅层内间隔缩进或通道释放腐蚀会影响通道厚度,因此阈值电压。

纳米丝棉酚

在实验室里,几个实体正在纳米线gate-all-around场效应晶体管。例如,IBM最近描述gate-all-around硅纳米线场效应晶体管,实现了纳米线30海里,距伸缩门距60 nm。该设备有一个有效的纳米线尺寸12.8海里。

在IBM的gate-all-around制造过程中,两个垫形成在衬底着陆。纳米线的形成和暂停水平着陆垫子。然后,暂停纳米线垂直门图案。在这一过程中,形成了多个盖茨共同暂停。

间隔组成。门外,硅纳米线被切区域,根据IBM。然后原位掺杂硅外延生长的暴露横截面硅纳米线的边缘间隔,根据IBM。传统的自对准,硅化镍基接触和铜互联设备被用来完成。

还有其他版本的gate-all-around。例如,新加坡国立大学,Soitec和Leti最近描述了通用电气gate-all-around纳米线PFET。线宽度为3.5 nm,设备是结合相变材料,Ge2Sb2Te5(销售税)、衬管的压力源,从而提高流动性。

此外,国立成功大学开发了一种多层硅纳米线场效应晶体管。MOSFET,可以归类为gate-all-around场效应晶体管,还利用一个绝缘体(SOI)衬底。灵活的掺杂方案也被设计高性能和低工作电源的设计技术。

使用硅/硅锗半导体超晶格外延和堆叠线原位掺杂过程,研究人员已经开发出一种堆叠,四线gate-all-around场效应晶体管。设备的栅极长度是10纳米。通道的宽度和高度都是10 nm,基于静电标尺长度3.3海里。

“阈值电压兴奋剂(计划)堆叠线远比传统的方法不同,特别是多层的晶体管集成在同一衬底上,“根据大学的一篇论文。“离开通道无掺杂在流动性和优势有望缓解随机掺杂剂波动的问题,但它不符合需要multi-Vt设计在SoC常用应用程序。相反,不同的门函数(或门材料)需要不同的Vt的,因此,这种无掺杂方法是更加复杂。”

研究人员已经实现了一个不同的方法。“在外延过程中,原位掺杂通道实现每个堆叠的电线,”研究人员称。“掺杂stacked-GAA mosfet为Vt提供灵活的选项调整。”


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