中文 英语
知识中心
导航
知识中心

栅极全能场效应晶体管(GAA场效应晶体管)

一种可能替代finfet的晶体管设计。
受欢迎程度

描述

当finFET的翅片宽度接近5nm时,通道宽度的变化可能会导致不期望的变异性和迁移率损失。一种前途无量的候选晶体管——栅极全能FET——可以绕过这个问题。栅极全能被认为是静电学方面的终极CMOS器件,是一种在通道的四面都放置栅极的器件。它基本上是一根硅纳米线,周围有一个栅极。在某些情况下,栅极全能场效应晶体管可能在通道中含有InGaAs或其他III-V材料。

Nanosheet棉酚

根据IBM的说法,水平堆叠的纳米薄片正在成为5nm的行业共识。这些器件首先将硅和硅锗(SiGe)交替层制成柱子。

创建初始的Si/SiGe异质结构是简单的,柱状图案类似于鳍状结构。接下来的几个步骤是独一无二的nanosheet晶体管,虽然。SiGe层中的压痕为源/漏之间的内部间隔器腾出了空间,该间隔器最终将沉积在柱和栅极所在的空间旁边。这个间隔器定义了栅极宽度。然后,一旦内部间隔到位,通道释放蚀刻删除SiGe。“肾上腺脑白质退化症”将栅极电介质和金属沉积到硅纳米片之间的空间中。

为了尽量减少晶格畸变和其他缺陷,SiGe层的锗含量应尽可能低。然而,随着Ge含量的增加,蚀刻选择性增加,在内部间隔压痕或通道释放蚀刻过程中硅层的侵蚀将影响通道厚度,从而影响阈值电压。

纳米丝棉酚

在实验室里,几个实体正在研究纳米线门全能FET。例如,IBM最近描述了一种栅极全能硅纳米线FET,实现了30纳米的纳米线间距和60纳米的栅极间距。该器件的有效纳米线尺寸为12.8nm。

在IBM的门-全能制造过程中,两个着陆垫形成在基片上。纳米线形成并水平悬挂在着陆垫上。然后,在悬浮的纳米线上绘制垂直门。在这样做的过程中,在一个公共的悬浮区域上形成多个门。

形成一个间隔体。然后,根据IBM的说法,硅纳米线被切割到栅极区域之外。根据IBM的说法,原位掺杂硅外延然后从间隔器边缘的硅纳米线的暴露截面上生长出来。传统的自对准,镍基硅化物触点和铜互连被用于完成该设备。

还有其他版本的全能门。例如,新加坡国立大学、Soitec和Leti最近描述了一种Ge门全能纳米线pet。该器件的线宽为3.5nm,集成了相变材料Ge2Sb2Te5 (GST)作为线性应力源,从而提高了迁移率。

此外,国立成功大学还开发了一种堆叠硅纳米线MOSFET。MOSFET可以被归类为栅极全能FET,也利用了绝缘体上硅(SOI)衬底。还设计了一种灵活的掺杂方案,以实现该技术的高性能和低运行功率设计。

利用硅/硅锗超晶格外延和堆叠导线的原位掺杂工艺,研究人员开发了一种堆叠的四线栅全能场效应晶体管。器件的栅极长度为10nm。根据静电尺度长度3.3nm计算,通道宽度和高度均为10nm。

该大学的一篇论文称:“堆叠导线的阈值电压掺杂(方案)与传统方法大不相同,特别是当多层晶体管集成在同一衬底上时。”“不掺杂通道在移动性方面具有优势,有望缓解随机掺杂波动的问题,但它不能满足SoC应用中常用的多vt设计的需求。相反,不同的Vt需要不同的栅极功函数(或栅极材料),因此,这种未掺杂的方法将更加复杂。”

研究人员采用了一种不同的方法。研究人员说:“在外延过程中,每根堆叠的导线都实现了原位掺杂通道。”“掺杂堆叠gaa mosfet为Vt调整提供了灵活的选择。”


多媒体

5/3nm寄生

多媒体

7nm Litho (2017)

Baidu