Nerissa Draeger博士:全包圍柵極結構將取代FinFET


原標題:Nerissa Draeger博士:全包圍柵極結構將取代FinFET
Nerissa Draeger博士確實提出了全包圍柵極(GAA)結構將取代鰭式場效應晶體管(FinFET)的觀點。以下是對這一觀點及其背景信息的詳細分析:
一、FinFET的局限性
FinFET在22nm節點的首次商業化,為晶體管制造帶來了顛覆性變革。與之前的平面晶體管相比,FinFET通過“鰭”與柵極三面接觸形成的通道,使得通道更容易控制。然而,隨著技術進步到3nm和5nm技術節點,FinFET面臨了諸多挑戰:
驅動電流受限:隨著CMOS設計的發展,標準單元的軌道高度不斷降低,導致“鰭”的尺寸受到限制。基于5nm以下節點制造的單鰭器件將無法提供足夠的驅動電流。
短溝道效應:雖然“鰭”的三面均受柵極控制,但仍有一側是不受控的。隨著柵極長度的縮短,短溝道效應變得更明顯,導致更多電流通過器件底部無接觸的部分泄露。
二、全包圍柵極(GAA)結構的優勢
全包圍柵極結構是一種經過改良的晶體管結構,其中通道的所有面都與柵極接觸。這種結構具有以下優勢:
易于控制:GAA晶體管的通道更容易控制,因為所有面都與柵極接觸。
載流能力強:與FinFET相比,GAA晶體管只需多垂直堆疊幾個納米薄片并讓柵極包裹通道,就能夠獲得更強的載流能力。
連續縮放:GAA結構可以實現連續縮放,只需縮放納米薄片就可以調整獲得滿足特定性能要求的晶體管尺寸。
三、GAA晶體管的制造挑戰
盡管GAA晶體管具有諸多優勢,但其制造也面臨一些挑戰:
結構復雜性:制造GAA晶體管需要先用Si和SiGe外延層交替構成超晶格,并作為納米薄片結構的基礎。之后需要將電介質隔離層沉入內部,并通過刻蝕去除通道的犧牲層。
新材料需求:隨著技術進步和特征尺寸持續降低,GAA晶體管可能需要使用新的金屬材料,如鈷、釕、鉬、鎳和各種合金。
四、GAA結構取代FinFET的展望
根據Nerissa Draeger博士的觀點,GAA晶體管終將取代FinFET。GAA結構應該能夠適用于當前已經納入規劃的所有先進工藝節點。隨著技術進步和制造工藝的改進,GAA晶體管將逐漸克服其制造挑戰,并在未來成為主流晶體管結構。
綜上所述,Nerissa Draeger博士提出的全包圍柵極結構將取代FinFET的觀點是基于FinFET在先進工藝節點面臨的局限性和GAA結構的優勢。隨著技術進步和制造工藝的改進,GAA晶體管有望在未來成為主流晶體管結構。
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