Finfets让位于全面的方式

由...出版科因文州在2020年11月16日

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芬特

当它们首次在22个NM节点商业化时，FinFET表示对我们构建晶体管的方式表示革命性的变化，芯片的“大脑”中的微小开关。与现有的平面晶体管相比，栅极通过栅极接触的鳍片，提供更好地控制在翅片内形成的通道。但是，FinFET已经在5-和3-NM节点上占据了其挑战的危险。

晶体管缩放的挑战

使用每个节点，设备制造商缩放晶体管，以在较低的设备区域提供性能提升和功率降低，以及通常称为PPAC（电源，性能，面积，成本）缩放。然而，FinFET尺寸的进一步减小导致驱动电流和静电控制的限制。

在平面晶体管中，可以增加通道的宽度以使更多电流驱动并更快地开启和关闭。然而，CMOS设计对具有较低轨道高度的标准电池的演变意味着翅片尺寸的灵活性较小。Sub-5 NM节点处的单翅片设备将无法提供足够的驱动电流。

此外，尽管翅片的三个侧面由栅极控制，但仍然存在不控制一侧。随着栅极长度的减小，它导致更大的短频道效果和通过设备的随机底部泄漏，结果，较小的设备不能满足电力和性能目标。

用纳米表替换鳍片

门 - 全部或GAA晶体管是修改的晶体管结构，其中栅极接触到各个侧面的沟道，并且能够继续缩放。已经提出了这种晶体管作为栅极 - 全方位，或者GaA，晶体管和不同的变体。

早期的GAA设备将垂直堆叠使用nanoshe。它们由单独的水平片构成，在各个方面被栅极材料包围。这提供了相对于FinFET的改进的信道控制。与FinFET不同，在更高电流需要多个并侧鳍片的情况下，通过垂直堆叠几个纳米片来增加GaA晶体管的电流承载能力，围绕通道缠绕的栅极材料。可以缩放纳米片尺寸，使得晶体管可以尺寸为所需的特定性能。

然而，与翅片一样，纸张的宽度和间距将落下，因为技术尺度和我们打印更精细的功能的能力继续改善。在某些时候，片材的宽度可以大致与厚度相同 - 它们类似的点纳米线。

制造挑战

Nanosheets可能是简单的概念，但它们对制造造成了新的挑战。其中一些挑战围绕着制造结构;其他人涉及实现PPAC缩放目标所需的新材料。

由于建造的复杂结构，主要施工挑战出现。通过首先生长交替Si和SiGe外延层的超晶图来制造GaA晶体管，其形成纳米晶片的基础。关键步骤包括内介质间隔物的沉积以保护源极/漏极区域并限定栅极宽度，以及通道释放蚀刻以移除牺牲层。然后需要留下牺牲层的那个空间，然后填充栅极电介质和金属，包括在纳米晶片之间。栅极金属可能引入新材料。一些制造商，含有钌，钼，镍和正在考虑的各种合金的钴正在评估。