中科院微电子所在垂直纳米环栅器件方向取得进展

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与目前主流的FinFET器件相比,纳米环栅器件(GAA)在可微缩性、高性能和低功耗方面更具优势,被普遍认为是下一代集成电路关键核心技术。其中,垂直纳米环栅器件(VGAA)由于在垂直方向上具有更多的集成自由度,可增加栅极和源漏的设计空间,减少器件所占面积,更易实现多层器件间的垂直堆叠并通过全新的布线方式进一步增加集成密度,因此,成为2纳米及以下CMOS和高密度DRAM等逻辑及存储芯片制造技术方面极具潜力的基础器件。 

微电子所集成电路先导工艺研发中心朱慧珑研究员团队于2016年提出、并于2019年在世界上首次研发成功自对准金属栅的垂直环栅纳米晶体管,相关成果发表在国际微电子器件领域的顶级期刊《IEEE Electron Device Letters》上(DOI: 10.1109/LED.2019.2954537)。此后,团队对原子层选择性刻蚀、阈值电压调节、沟道锗组分、硅化物工艺、可靠性和热预算等重要工艺进行持续研发和优化,获得了兼容主流CMOS工艺的器件集成技术和优异的电学性能,饱和电流提升了3-7倍 。该研究成果近日发表在《电气和电子工程师协会电子器件学报》期刊上(IEEE Transactions on Electron Devices,DOI: 10.1109/TED.2021.3072879),先导中心高级工程师张永奎为该文第一作者,朱慧珑研究员为该文通讯作者。 

该研究得到中科院战略先导专项(先导预研项目“3-1纳米集成电路新器件与先导工艺”)和青年创新促进会等项目资助。 

图1. (a)垂直纳米片器件的TEM截图,(b)垂直环栅纳米线和纳米片TEM俯视图,(c)pVSAFETs器件的I-V特性,(d)qALE方法总结表,(e)硅化物工艺可改进高达7倍的器件开态电流,(f)锗组分和Si-cap对I-V特性的影响。 

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中科院微电子所在垂直纳米环栅器件方向取得进展

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