中科院微電子所在新型負(fù)電容FinFET器件研究中取得重要進(jìn)展
近日,微電子所集成電路先導(dǎo)工藝研發(fā)中心,面向5納米及以下節(jié)點(diǎn)高性能和低功耗晶體管性能需求,基于主流后高K金屬柵(HKMG-last)三維FinFET器件集成技術(shù),成功研制出高性能的負(fù)電容FinFET器件。 現(xiàn)有硅基晶體管受玻爾茲曼熱力學(xué)限制,室溫下亞閾值擺幅SS≥60mV/dec,阻礙了工作電壓的繼續(xù)降低。當(dāng)集成電路技術(shù)進(jìn)入5納米及以下節(jié)點(diǎn),隨著集成度的持續(xù)增加,在維持器件性能的同時(shí)面臨功耗急劇增加的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。先導(dǎo)中心殷華湘研究員的團(tuán)隊(duì)在主流后HKMG FinFET集成工藝的基礎(chǔ)上,通過(guò)材料工藝優(yōu)化和多柵器件電容匹配設(shè)計(jì),結(jié)合高質(zhì)量低界面態(tài)的3納米鉿鋯金屬氧化物薄膜,研制成功性能優(yōu)異的NC-FinFET器件,實(shí)現(xiàn)了SS和閾值電壓回滯分別為34.5mV/dec和9mV的500納米柵長(zhǎng)NC-FinFET器件,以及SS和閾值電壓回滯分別為53mV/dec和40mV的20納米柵長(zhǎng)NC-FinFET器件。其中,500納米柵長(zhǎng)NC-FinFET器件的驅(qū)動(dòng)電流比常規(guī)HfO2基FinFET器件(非NC-FinFET)提升了260%且電流開(kāi)關(guān)比(Ion/Ioff)大于1x106,標(biāo)志著微電子所在新型NC-FinFET器件的研制方面取得了重要進(jìn)展。 上述最新研究結(jié)果發(fā)表在國(guó)際微電子器件領(lǐng)域的頂級(jí)期刊《IEEE Electron Device Letters》上(DOI: 10.1109/LED.2019.2891364),并迅速受到國(guó)際多家研發(fā)機(jī)構(gòu)的高度關(guān)注。 |