围栅硅纳米线MOSFET器件的仿真研究

随着大规模集成电路的发展,IC工艺特征尺寸逐渐进入了纳米量级,与此伴随而生了不可避免的短沟道效应(SCE)如:漏至势垒降低效应、阈值电压滚降效应、亚阈斜率退化等。围栅硅纳米线MOSFET(GAA-MOSFETS)器件具有优良的栅控能力和载流子输运特性,被视为可以将器件尺寸缩小到极限尺寸的理想器件结构。通过将量子运输效应应用到器件建模中,针对P型GAAMOSFET器件展开研究,探讨了GAA-MOSFET器件的能带结构、沟道直径等参数对阈值电压、亚阈值摆幅等参数的影响,并利用Silvaco TCAD软件的数值计算来对GAA-MOSFET器件结构与性能进行仿真验证。

纳米MOSFET的多栅结构和应变硅纳米线结构

介绍了在进入22nm技术节点后MOSFET器件的两个发展方向,即多栅结构和应变硅纳米线结构。首先通过分析特征长度与有效栅极数量的关系,表明多栅结构器件可以有效增强栅极对沟道的控制,抑制短沟道效应,接近理想的亚阈值斜率;然后分析了应变对能带结构的影响,从理论上论述了应变沟道可以显著提高载流子迁移率;最后介绍了悬浮硅纳米线通过热氧化诱导形成应变沟道的方法,并对应力来源进行了分析。纳米结构CMOS晶体管由平面沟道结构向立体沟道结构转变,将成为器件未来主流的发展方向。

5nm硅纳米线晶体管

三星公司研究人员开发出一种未来的晶体管工艺：包含两个直径10rim（带翘曲圆形栅）硅纳米线的MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管），该晶体管具有极好的关（断）态性能，并可用现行光刻设备制作在单晶硅片上可采用自对准、双镶嵌法制作。它的驱动电流为2．64mA／m（n沟道）和1．11mA／um（p沟道），开／关比高达10^8，这项研究成果在2005年12月份于华盛顿举行的国际电子器件会议（IEDM）上发表。