實現5nm以下製程的關鍵技術:復旦教授成功驗證GAA電晶體技術

2021-02-13 芯智訊

12月17日消息，來自「復旦大學微電子學院」的消息顯示，該校周鵬團隊針對具有重大需求的3nm至5nm節點電晶體技術，驗證了雙層溝道厚度分別為0.6 /1.2nm的圍柵多橋溝道電晶體（GAA，Gate All Around），實現了高驅動電流和低洩漏電流的融合統一，為高性能低功耗電子器件的發展提供了新的技術途徑。據悉，相關成果已經在第66屆IEDM國際電子器件大會上在線發表。


雙橋溝道電晶體示意圖及其性能圖

隨著集成電路製造工藝進入到5納米技術節點以下，傳統電晶體微縮提升性能難以為繼，技術面臨重大革新。採用多溝道堆疊和全面柵環繞的新型多橋溝道電晶體乘勢而起，利用GAA結構實現了更好的柵控能力和漏電控制，被視為3-5納米節點電晶體的主要候選技術。三星已計劃從2022年投產的第一代3nm就引入GAA電晶體，臺積電略保守，3nm仍是FinFET，2nm開始啟用GAA。

目前，現有工藝已實現了7層矽納米片的GAA多橋溝道電晶體，大幅提高驅動電流，然而隨著堆疊溝道數量的增加，漏電流也隨之增加，導致的功耗不可忽視。

針對上述問題，團隊設計並製備出了超薄圍柵雙橋溝道電晶體，利用二維半導體材料優秀的遷移率，和圍柵增強作用的特點，驅動電流與普通MoS2電晶體相比提升超過400%，室溫下可達到理想的亞閾值擺幅（60mV/dec）。同時由於出色的靜電調控與較大的禁帶寬度，可有效降低漏電流。該器件驅動電流與7疊層矽GAA電晶體可相比擬，漏電流卻只有矽器件的1.9%，降低了兩個數量級，在未來高性能低功耗電晶體技術應用領域具有廣闊的應用前景。

該項研究工作主要由博士生黃曉合和劉春森完成，得到了微電子學院教授張衛的指導，獲得了國家自然科學基金傑出青年科學基金、應急重點項目及上海市集成電路重點專項等項目的資助，以及復旦大學專用集成電路與系統國家重點實驗室的支持。

編輯：芯智訊-林子   來源：復旦大學微電子學院

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