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[導讀]微電子學院周鵬教授團隊針對具有重大需求的3-5納米節(jié)點晶體管技術,驗證了雙層溝道厚度分別為0.6 /1.2納米的圍柵多橋溝道晶體管(GAA,Gate All Around),實現(xiàn)了高驅(qū)動電流和低泄漏電流的融合統(tǒng)一,為高性能低功耗電子器件的發(fā)展提供了新的技術途徑。


科研進展

復旦微電子學院發(fā)表研究:3-5nm節(jié)點GAA技術
復旦微電子學院發(fā)表研究:3-5nm節(jié)點GAA技術

微電子學院周鵬教授團隊針對具有重大需求的3-5納米節(jié)點晶體管技術,驗證了雙層溝道厚度分別為0.6 /1.2納米的圍柵多橋溝道晶體管(GAA,Gate All Around),實現(xiàn)了高驅(qū)動電流和低泄漏電流的融合統(tǒng)一,為高性能低功耗電子器件的發(fā)展提供了新的技術途徑。


相關成果以《0.6/1.2納米溝道厚度的高驅(qū)動低泄漏電流多橋溝道晶體管》(High Drive and Low Leakage Current MBC FET with Channel Thickness 1.2nm/0.6nm)為題在第66屆國際電子器件大會(IEDM,International Electron Device Meeting)上北京時間12月16日在線發(fā)布。IEDM是微電子器件領域的國際頂級會議,是國際學術界和頂尖半導體公司的研發(fā)人員發(fā)布先進技術和最新進展的重要窗口。

復旦微電子學院發(fā)表研究:3-5nm節(jié)點GAA技術
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雙橋溝道晶體管示意圖及其性能圖

研究背景

復旦微電子學院發(fā)表研究:3-5nm節(jié)點GAA技術

隨著集成電路制造工藝進入到5納米技術節(jié)點以下,傳統(tǒng)晶體管微縮提升性能難以為繼,技術面臨重大革新。采用多溝道堆疊和全面柵環(huán)繞的新型多橋溝道晶體管乘勢而起,利用GAA結(jié)構實現(xiàn)了更好的柵控能力和漏電控制,被視為3-5納米節(jié)點晶體管的主要候選技術。現(xiàn)有工藝已實現(xiàn)了7層硅納米片的GAA多橋溝道晶體管,大幅提高驅(qū)動電流,然而隨著堆疊溝道數(shù)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,團隊設計并制備出了超薄圍柵雙橋溝道晶體管,利用二維半導體材料優(yōu)秀的遷移率,和圍柵增強作用的特點,驅(qū)動電流與普通MoS2晶體管相比提升超過400%,室溫下可達到理想的亞閾值擺幅(60mV/dec)。同時由于出色的靜電調(diào)控與較大的禁帶寬度,可有效降低漏電流。該器件驅(qū)動電流與7疊層硅GAA晶體管可相比擬,漏電流卻只有硅器件的1.9%,降低了兩個數(shù)量級,在未來高性能低功耗晶體管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(wèi)的指導,獲得了國家自然科學基金杰出青年科學基金、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(tǒng)國家重點實驗室的支持。



來源:復旦大學微電子學院



復旦微電子學院發(fā)表研究:3-5nm節(jié)點GAA技術


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