三维互补fet;2D MoS2 fet。
互补的场效应晶体管
在最近的2020超大规模集成电路技术与电路研讨会， Imec发表了一篇关于在300mm晶圆上制造的3D互补场效应晶体管(cet)的论文。
作为演示车，Imec展示了一款基于14nm工艺的cet。不过，理想情况下，CFETs是下一代晶体管，目标是未来的1nm节点。
在晶体管方面，芯片制造商目前正在推出finFET晶体管，这将扩展到3nm和/或2nm代工节点。然后，在3nm或2nm，芯片制造商有望迁移到栅极全能晶体管。纳米薄片场效应晶体管，一种全能型，正在获得动力。纳米片场效应晶体管是在它的一侧有一个栅极包裹的finFET。
纳米片场效应晶体管可以延伸到2纳米以上。其他方案也在制定中．“随着我们接近规模化的极限，需要新的器件架构来满足更小晶体管占地面积的需求，同时保持高性能。对于5nm以外的节点，已经提出了几种选择。这些想法中最有前途的包括垂直堆叠的纳米片、叉车和CFETs，”Imec的研发工程师、论文的主要作者Sujith Subramanian说。其他人对这项工作做出了贡献。
通常，栅极全能fet使用不同的器件用于nfet和pfet。CFET具有吸引力有几个原因。萨勃拉曼尼亚说:“在cet架构中，NMOS和PMOS设备垂直堆叠，并使用一个公共门进行控制，这将最大限度地减少设备占用空间。”
对于这项工作，Imec使用了单片cet过程，而不是顺序过程。“在这项工作中，我们首次使用cet制造工艺在300mm晶圆上演示了PMOS finFET底部器件和NMOS纳米片顶部器件。由于更小的N/P分离，与顺序CFETs相比，单片CFETs具有更低的寄生电阻(REFF)和电容(CEFF)，从而获得更高的性能增益。此外，单片cet工艺的晶圆成本将低于连续cet工艺的成本。”
在本研究中，底部pMOS finFET在漏极电压为VD= -0.8V时的传输特性。顶部NMOS纳米片FET在VD= 0.8V时。两种器件都有8片20nm栅极长度的翅片。
二维场效应晶体管
2D材料在研发实验室中也越来越受欢迎。2004年，石墨烯成为第一个分离出的二维材料。其他二维材料包括氮化硼和过渡金属二卤属化合物(TMDs)。
其中一种TMD，二硒化钼(MoS2)，正在引起市场的兴趣。这种2D材料可以实现一种新的场效应晶体管(fet)，但这项技术预计在一段时间内不会出现。
根据Imec的路线图，带有2D通道材料的cet可能出现在1nm以下节点。在2020年超大规模集成电路技术和电路研讨会上、台积电、麻省理工学院、国立台湾大学和国立交通大学发表了一篇关于MoS2场效应晶体管的论文。
MoS2 fet具有良好的迁移率、中等能带隙和低离态电流。挑战是使用化学气相沉积(CVD)生长MoS2单层。使低电阻金属接触也是实现驱动电流的必要条件。
“在没有故意掺杂的情况下，基于CVD MoS2单层，我们证明了VDS = 1 V时的最高fet电流为390 A/m。晶体管表现出良好的亚阈值摆动为109 mV/decade，大的离子/IOFF比为4 x 108，并且几乎为零DIBL。在单层MoS2 fet中实现的高通流主要归因于HfOx栅氧化物的薄EOT ~2 nm, 100 nm的短栅长度和1.1 k-m的低接触电阻，”TSMC的Ang-Sheng Chou和MIT的Jing Kong在论文中说。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
留下回复