復(fù)旦微電子學(xué)院發(fā)表研究：3-5nm節(jié)點(diǎn)GAA技術(shù)

時(shí)間：2020-12-18 09:10:25

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[導(dǎo)讀]微電子學(xué)院周鵬教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)具有重大需求的3-5納米節(jié)點(diǎn)晶體管技術(shù)，驗(yàn)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(shí)現(xiàn)了高驅(qū)動(dòng)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(shù)途徑。

科研進(jìn)展

復(fù)旦微電子學(xué)院發(fā)表研究：3-5nm節(jié)點(diǎn)GAA技術(shù)

微電子學(xué)院周鵬教授團(tuán)隊(duì)針對(duì)具有重大需求的3-5納米節(jié)點(diǎn)晶體管技術(shù)，驗(yàn)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(shí)現(xiàn)了高驅(qū)動(dòng)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(shù)途徑。

相關(guān)成果以《0.6/1.2納米溝道厚度的高驅(qū)動(dòng)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(guó)際電子器件大會(huì)（IEDM，International Electron Device Meeting）上北京時(shí)間12月16日在線發(fā)布。IEDM是微電子器件領(lǐng)域的國(guó)際頂級(jí)會(huì)議，是國(guó)際學(xué)術(shù)界和頂尖半導(dǎo)體公司的研發(fā)人員發(fā)布先進(jìn)技術(shù)和最新進(jìn)展的重要窗口。

雙橋溝道晶體管示意圖及其性能圖

研究背景

隨著集成電路制造工藝進(jìn)入到5納米技術(shù)節(jié)點(diǎn)以下，傳統(tǒng)晶體管微縮提升性能難以為繼，技術(shù)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(shì)而起，利用GAA結(jié)構(gòu)實(shí)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(diǎn)晶體管的主要候選技術(shù)?，F(xiàn)有工藝已實(shí)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(dòng)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(dǎo)致的功耗不可忽視。

針對(duì)上述問題，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并制備出了超薄圍柵雙橋溝道晶體管，利用二維半導(dǎo)體材料優(yōu)秀的遷移率，和圍柵增強(qiáng)作用的特點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)電流與普通MoS₂晶體管相比提升超過400%，室溫下可達(dá)到理想的亞閾值擺幅（60mV/dec）。同時(shí)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(dòng)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(gè)數(shù)量級(jí)，在未來(lái)高性能低功耗晶體管技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

該項(xiàng)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(xué)院教授張衛(wèi)的指導(dǎo)，獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金杰出青年科學(xué)基金、應(yīng)急重點(diǎn)項(xiàng)目及上海市集成電路重點(diǎn)專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助，以及復(fù)旦大學(xué)專用集成電路與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的支持。

來(lái)源：復(fù)旦大學(xué)微電子學(xué)院

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