在本月初于日本举行的「超大规模集成电路技术暨电路会议」(2017 Symposia on VLSI Technology and Circuits)上,欧洲研究机构Imec发表论文介绍一种闸极环绕式(GAA)晶体管,其性能超越10nm以下节点的标准互补金属氧化物半导体(CMOS),而且具有10亿分之一奥姆(Ω)电阻的源极/漏极触点。

根据Imec,利用浅镓植入和脉冲雷射退火,可为p-MOS晶体管源极/漏极触点写下10亿分之一奥姆源/汲电阻率的新世界纪录。

超快速的sub-10nm SiGe GAA晶体管在300毫米(mm)晶圆上使用应变锗p通道(p-channel),展现其卓越的静电控制,并透过使用高压退火(HPA)实现,Imec并证明其可用于更传统的FinFET架构。

035ednc20170615 Imec声称这是世界上第一个具有sub-10nm直径的微缩应变锗p-Channel GAA FET,整合于300mm晶圆的平台上。(来源:Imec)

SiGe原则

硅锗(SiGe)晶体管作为射频(RF)收发器的能力是众所周知的,因为它让收发器的甚余部份使用相同的CMOS技术,以避免使用晶格结构与硅不兼容的GaAs功率放大器(PA)。

然而,在超越10nm的先进制程节点上,尚未证明SiGe可成功用于FinFET或更先进的架构(如GAA FET)——至少不能在最先进的300mm晶圆上。然而,根据Imec,使用HPA提高了p-channel FinFET和GAAs的卓越性能和静电控制。

Imec声称,未公开的新架构改变能够补偿SiGe的较大介电常数和较小能隙,使其更易于在10nm以下持续微缩,而不至于牺牲静电控制。因此,Imec声称可实现至今最短的闸极长度(40nm)和最薄奈米线(9nm)。GAA-FET能保持静电控制,使漏极引起的阻障层降低30mV/V,次阈值斜率为79mV/dec。

提高HPA

Imec还声称,其HPA技术提高了锗GAAs和FinFET的性能。由于HPA在450°C下,Imec研究人员声称将接口质量和空洞迁移率提高到600cm2/Vs。HPA优化显著提高了其GAA组件的静电和整体性能,使其达到60nm长度、Q系数为15,以及每微米约3~100亿分之一安培的低电流。

Imec在这方面的所有研究都将与CMOS合作伙伴GlobalFoundries、华为(Huawei)、英特尔(Intel)、美光(Micron)、高通(Qualcomm)、三星(Samsung)、海力士(SK Hynix)、Sony Semiconductor Solutions以及台积电(TSMC)共同分享成果。

036ednc20170615

Imec为P-SiGe源极与漏极触点实现每平方公分约100亿分之一奥姆的突破,将与CMOS合作伙伴GlobalFoundries、华为、英特尔、美光、高通、三星、海力士、Sony Semiconductor Solutions以及台积电共享成果。(来源:Imec)

(原文发表于edn姐妹刊EETimes,参考链接:http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1331888;Susan Hong编译)

20160630000123