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中科院微電子所垂直納米環(huán)柵器件研究獲進(jìn)展 2016年，中國(guó)科學(xué)院微電子研究所集成電路先導(dǎo)工藝研發(fā)中心朱慧瓏研究團(tuán)隊(duì)，首次提出自對(duì)準(zhǔn)金屬柵的垂直環(huán)柵納米晶體管并開展了系統(tǒng)研究，在器件結(jié)構(gòu)、工藝、集成技術(shù)與應(yīng)用等方面獲得了一系列進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)陸續(xù)研發(fā)的VSAFET、VCNFET、Fe-VSAFET、3D NOR等成果，并多次作為封面文章或編輯特選文章。 近日，該團(tuán)隊(duì)利用自主研發(fā)的自限制ALE（原子層刻蝕）工藝，實(shí)現(xiàn)了鍺對(duì)鍺硅材料和晶面的雙重選擇性精確刻蝕，制備出由(111)晶面構(gòu)成的沙漏型單晶Ge溝道自對(duì)準(zhǔn)垂直納米環(huán)柵器件。該沙漏形Ge溝道器件最窄處為5-20nm，表現(xiàn)出良好的短溝道效應(yīng)免疫等優(yōu)異性能，且納米線器件的開態(tài)電流（Ion）達(dá)到291μA/μm，為同類器件最大。該器件同時(shí)具有較高的電流開關(guān)比（Ion/Ioff = 3.1×106）, 良好的亞閾值擺幅（SS = 91 mV/dec）以及漏致勢(shì)壘降低（DIBL = 55mV/V）。  (a) 具有頸縮溝道厚度~5nm的TiN/HfO2/Al2O3/GeOx柵極堆疊的STEM截面， (b) 沙漏形狀的Ge溝道在 (111) 平面形成交角54.7°， (c) EOT=1.6nm的柵極堆疊的STEM圖像， (d)漏極離子注入尖峰退火后Ge和B的SIMS分布， (e) EOT=1.6nm 的Ge溝道p型垂直環(huán)柵納米線器件的Id-Vg轉(zhuǎn)移特性曲線， (f) EOT=2.5nm 的Ge溝道p型垂直環(huán)柵納米線器件的典型Id-Vds輸出曲線。 相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)納米雜志》（ACS NANO）上。研究工作得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、北京超弦存儲(chǔ)器研究院和國(guó)家自然科學(xué)基金等的支持。 論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c02518 |
