环栅树状场效应晶体管的电学特性

环栅树状场效应晶体管(GAA-TreeFET)是一种在纳米片结构中引入鳍型内桥沟道的新型环栅器件,可以在相同平面面积上实现更大的驱动电流。基于Sentaurus TCAD数值仿真,构建了TreeFET结构模型,通过改变其内桥宽度(WIB)和内桥高度(HIB),分析了鳍型内桥结构参数对TreeFET电学特性的影响。结果表明,随着内桥宽度的减小,器件短沟道效应得到抑制,纳米片中的电子密度上升。随着内桥高度的增加,器件驱动电流增大,栅控能力增强;然而,内桥高度的增加也导致了载流子的输运路径变长,限制了器件电学性能的优化。所获得的仿真结果和理论分析对TreeFET电学性能的进一步优化以及未来高性能集成电路器件的设计和应用有一定的参考意义。

部分耗尽异质环栅场效应晶体管阈值电压模型

为抑制短沟道效应和解决载流子传输效率低的问题,提出了部分耗尽异质环栅金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)结构(DMSG),并建立了器件的表面电势和阈值电压解析模型。异质环栅由两种具有不同功函数的材料无缝拼接形成,能在沟道中产生电场峰值,降低漏端电场,并屏蔽漏压对最小表面势的影响。通过为沟道耗尽层各区建立柱坐标下电势泊松方程和相应的边界条件方程,采用径向抛物线近似对偏微分方程进行降维和解析求解技术,获得了DMSG结构的解析模型。仿真结果表明,与传统的部分耗尽环栅器件相比,DMSG结构载流子传输效率高,短沟道效应、漏致势垒降低效应和热载流子效应抑制能力强;所建解析模型与数值仿真软件的相对误差小于5%。

新型锗源环栅线隧穿晶体管结构设计及优化

设计了一种锗源环栅线隧穿晶体管(GAA-LTFET),并采用TCAD工具对其工作原理进行了分析,通过双栅功函数技术抑制寄生点隧穿机制,消除了转移电流曲线上的驼峰现象,提高器件特性。此外,还针对源区掺杂浓度和沟道厚度等关键参数进行了分析和优化,最终器件平均亚阈值摆幅可达33.4 mV/dec,开态电流可达0.64μA/μm,开关比值约为9×10^(8),该器件的优异特性有望促进后摩尔时代超低功耗技术的发展。

双栅和环栅MOSFET中短沟效应引起的阈值电压下降

基于电荷分享原理 ,推导了双栅和环栅 MOSFET短沟效应引起的阈值电压下降 ,分析了衬底掺杂浓度、栅氧化层厚度及硅膜厚度等因素对阈值电压下降的影响 ,并用数值模拟验证了理论结果 .这些研究结果对进一步开展纳米

环栅肖特基势垒MOSFET解析电流模型

肖特基势垒金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor FieldEffect Transistor,MOSFET)的电流一般需要通过载流子的费米狄拉克分布对能量积分来计算或自洽迭代数值计算,为降低其复杂性,本文采用若干拟合参数,考虑镜像力势垒降低效应、偶极子势垒降低效应和小尺寸下量子化效应对肖特基势垒高度的影响,给出了环栅肖特基势垒MOSFET一种新的解析电流模型。所提出的电流模型与文献报道实验数据符合较好,验证了模型的正确性,对环栅肖特基势垒MOSFET器件以及电路设计提供了一定的参考价值.

自顶向下制备硅纳米线环栅MOSFET新工艺

准弹道输运特征的环栅纳米线MOSFET由于具备很强的栅控能力和抑制短沟道效应的能力,被认为是未来22nm技术节点以下半导体发展路线最有希望的候选者之一。采用传统CMOS工艺在SOI和体硅衬底上制备环栅纳米线MOSFET,解决了许多关键的技术难点,获得了许多突破性进展。文章综述了目前各种新颖的自顶向下制备方法和各种工艺的优缺点,以及优化的方向。

FinFET/GAAFET纳电子学与人工智能芯片的新进展

集成电路在后摩尔时代的发展呈现出多模式创新的特点。综述了后摩尔时代中两大创新发展热点,即鳍式场效应晶体管/环绕栅场效应晶体管(FinFET/GAAFET)纳电子学和基于深度学习新算法的人工智能(AI)芯片,并介绍了其发展历程和近两年的最新进展。在FinFET/GAAFET纳电子学领域,综述并分析了当今Si基CMOS集成电路的发展现状,包含Intel的IDM模式、三星和台积电的代工模式3种技术路线,及其覆盖了22、14、10、7和5 nm集成电路纳电子学的5代技术各自的创新特点,以及未来3和2 nm技术节点GAAFET的各种创新结构的前瞻性技术研究。摩尔定律的继续发展将以Si基FinFET和GAAFET的技术发展为主。在AI芯片领域,综述并分析了数字AI芯片和模拟AI芯片的发展现状,包含神经网络云端和边缘计算应用的处理器(图像处理器(GPU)、张量处理器(TPU)和中央处理器(CPU))、加速器和神经网络处理器(NPU)等的计算架构的创新,各种神经网络算法和计算架构结合的创新,以及基于存储中计算新模式的静态随机存取存储器(SRAM)和电阻式随机存取存储器(RARAM)的创新。人工智能芯片的创新发展可弥补后摩尔时代集成电路随晶体管密度上升而计算能力增长缓慢的不足。

FinFET/GAAFET纳电子学与人工智能芯片的新进展(续)

集成电路在后摩尔时代的发展呈现出多模式创新的特点。综述了后摩尔时代中两大创新发展热点,即鳍式场效应晶体管/环绕栅场效应晶体管(FinFET/GAAFET)纳电子学和基于深度学习新算法的人工智能(AI)芯片,并介绍了其发展历程和近两年的最新进展。在FinFET/GAAFET纳电子学领域,综述并分析了当今Si基CMOS集成电路的发展现状,包含Intel的IDM模式、三星和台积电的代工模式3种技术路线,及其覆盖了22、14、10、7和5 nm集成电路纳电子学的5代技术各自的创新特点,以及未来3和2 nm技术节点GAAFET的各种创新结构的前瞻性技术研究。摩尔定律的继续发展将以Si基FinFET和GAAFET的技术发展为主。在AI芯片领域,综述并分析了数字AI芯片和模拟AI芯片的发展现状,包含神经网络云端和边缘计算应用的处理器(图像处理器(GPU)、张量处理器(TPU)和中央处理器(CPU))、加速器和神经网络处理器(NPU)等的计算架构的创新,各种神经网络算法和计算架构结合的创新,以及基于存储中计算新模式的静态随机存取存储器(SRAM)和电阻式随机存取存储器(RARAM)的创新。人工智能芯片的创新发展可弥补后摩尔时代集成电路随晶体管密度上升而计算能力增长缓慢的不足。

FinFET纳电子学与量子芯片的新进展

综述了后摩尔时代中两大发展热点:鳍式场效应晶体管(FinFET)纳电子学和基于量子计算新算法的量子芯片的发展历程和近两年的最新进展。在FinFET纳电子学领域,综述并分析了当今Si基互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路的发展现状,包括FinFET的发展、10 nm和7 nm技术节点的量产、5 nm和3 nm技术节点的环栅场效应晶体管(GAAFET)和2 nm技术节点的负电容场效应晶体管(FET)的前瞻性技术研究以及非Si器件(InGaAs FinFET、WS2和MoS2两种2D材料的FET)的探索性研究。指出继续摩尔定律的发展将以Si基FinFET和GAAFET的技术发展为主。在量子芯片领域,综述并分析了超导、电子自旋、光子、金刚石中的氮空位中心和离子阱等五种量子比特芯片的发展历程,提高相干时间、固态化及多量子比特扩展等的技术突破,以及近几年在量子信息应用的新进展。基于Si基的纳米制造技术和新的量子计算算法的结合正加速量子计算向工程化的进展。

CMOS工艺节点进展中器件技术的革新

随着CMOS工艺技术的飞速发展,传统MOSFET器件的结构尺寸持续微缩,各种短沟道相关效应对器件性能的影响越来越严峻。在CMOS工艺节点演进中,为了减小短沟道效应的影响,改善器件性能,需要新技术、新材料以及器件结构的革新。文章回顾了应变硅技术、高K电介质、金属栅的应用,并探讨了对传统平面晶体管的器件结构革新,特别是创新的三维器件结构,包括鳍式场效应晶体管FinFET、环绕栅场效应晶体管GAAFET等。分析表明:FinFET结构中,栅极从三面围绕沟道而进行有效控制,可获得较小的亚阈值漏电及低功耗。而GAAFET结构中,栅极环绕沟道具有比FinFET更优异的性能,能够适用于下一代更先进的CMOS工艺节点。

后摩尔时代先进CMOS技术

随着半导体器件从平面结构走向3D结构,集成电路技术进入“后摩尔时代”。论述了目前集成电路技术的需求和集成电路产业的研发现状,梳理了在先进技术节点下的绝缘层上硅、鳍型场效应晶体管和环栅场效应晶体管等新型器件的优势、研究现状及不足之处,分析了随着器件尺寸的减小,工艺技术的发展和其面临的挑战,为后摩尔时代集成电路技术的持续发展提供新的视野和观点。