微電子所在新型負電容FinFET器件研究中取得重要

作者: 草莓成视频人app下载科技集團 / 時間: 2019-06-13 17:30:34
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近日,中國科學院微電子所集成電路先導工藝研發中心,獲取比特幣網站,麵向5納米及以下節點高性能和低功耗晶體管性能需求,基於主流後高K金屬柵(HKMG-last)三維FinFET器件集成技術,成功研製出高性能

近日,中國科學院微電子所集成電路先導工藝研發中心,麵向5納米及以下節點高性能和低功耗晶體管性能需求,基於主流後高K金屬柵(HKMG-last)三維FinFET器件集成技術,成功研製出高性能的負電容FinFET器件。

現有矽基晶體管受玻爾茲曼熱力學限製,室溫下亞閾值擺幅SS≥60mV/dec,阻礙了工作電壓的繼續降低。當集成電路技術進入5納米及以下節點,隨著集成度的持續增加,在維持器件性能的同時麵臨功耗急劇增加的嚴重挑戰。先導中心殷華湘研究員的團隊在主流後HKMG FinFET集成工藝的基礎上,通過材料工藝優化和多柵器件電容匹配設計,結合高質量低界麵態的3納米鉿鋯金屬氧化物薄膜,研製成功性能優異的NC-FinFET器件,實現了SS和閾值電壓回滯分別為34.5mV/dec和9mV的500納米柵長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NC-FinFET器件。其中,500納米柵長NC-FinFET器件的驅動電流比常規HfO2基FinFET器件(非NC-FinFET)提升了260%且電流開關比(Ion/Ioff)大於1x106,標誌著微電子所在新型NC-FinFET器件的研製方麵取得了重要進展。

上述最新研究結果發表在國際微電子器件領域的頂級期刊《IEEE Electron Device Letters》上(DOI: 10.1109/LED.2019.2891364),並迅速受到國際多家研發機構的高度關注。

該項集成電路先導工藝的創新研究得到國家科技重大專項02專項和國家重點研發計劃等項目的資助。

圖1、(a)負電容FinFET基本結構;(b-c)三維器件溝道結構與鐵電HZO膜層結構;

(d-e)器件I-V與SS特性;(f)最新器件性能國際綜合對比(SS與回滯電壓越小越好)

來源:中國科學院微電子所

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