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IBM以标准CMOS工艺打造三五族FinFET

上网日期: 2015年07月10日 ?? 作者: R. Colin Johnson ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:IBM? CMOS工艺? 三五族FinFET?

整体半导体产业正在尝试找到一种方法,不需要从硅基板转换而利用砷化铟镓(InGaAs)的更高电子迁移率,包括英特尔(Intel)与三星(Samsung);而IBM已经展示了如何利用标准CMOS工艺技术来达成以上目标。

上个月IBM展示了一种将三五族(III-V)砷化铟镓化合物放到绝缘上覆硅(SOI)晶圆的技术,现在该公司有另一个研究团队则是声称发现了更好的方法,采用标准块状硅晶圆并制造出硅上砷化铟镓证实其可行性。

IBM Research先进功能材料部门经理、CMOS专家Jean Fompeyrine表示:“我们以块状硅而非SOI晶圆片着手,首先放上氧化层,然后做一个沟槽通过下面的硅晶圆;接着以其为根源长出砷化铟镓──这是可制造性非常高的程序。”

砷化铟镓是从根源向上长出、带有许多缺陷(左),然后持续以水平方式无缺陷地跨越晶圆片生长《电子工程专辑》

图 中的砷化铟镓是从根源向上长出、带有许多缺陷(左),然后持续以水平方式无缺陷地跨越晶圆片生长;之后其末端以蚀刻方式去除,留下在标准硅基板(不须 SOI)上埋入氧化层(buried oxide,BOX)顶部,完整的三五族材料非应变晶体晶体管信道(绿色),以及金属源极(source)、汲极(drain)以与门极(灰色)。此外采 用被氧化硅介电质层(interlayer dielectric,黄色)所包围的高K介电质(红色)

使用类似比利时微电子研究机构IMEC的方法,IBM的工艺有个让一切都不同的转折;IMEC的长晶方法只有垂直式,但IBM是一开始垂直、然后让砷化铟镓 转往水平与内向。Fompeyrine表示,IBM工艺终止了在垂直晶柱生长模式过程中,造成的晶格不匹配缺陷:“我们的方法利用了限制磊晶过度生长 (confined epitaxial overgrowth)──或称CELO──让砷化铟镓磊晶结构拥有非常低的缺陷度,这是超薄体(ultra-thin-body)与鳍式(fin- based)先进CMOS节点所需的。”

IBM展示了甚至可应用在标准硅基板FinFET上的限制磊晶过度生长(CELO)技术《电子工程专辑》
IBM展示了甚至可应用在标准硅基板FinFET上的限制磊晶过度生长(CELO)技术

过 去IBM的研究人员是采用拥有多闸极金属氧化半导体(MOS)场效晶体管(FET)的SOI晶圆片,不过它们并非正规的FinFET,因为有太多晶格不匹配的缺陷。新的CELO工艺则拥有非常低的砷化铟镓缺陷,让IBM能同时以三五族材料制作平面与鳍式FET,其高速通道是在埋入氧化层(BOX)之上。

Fompeyrine 表示:“其他使用长宽比捕获技术(aspect ratio trapping)的方法,像是IMEC,并非在晶圆片上长晶;而我们的CELO工艺藉由沟槽中开始长晶而超前了一步。在那里有许多缺陷,但出沟槽之后长晶的方向转了九十度,成为缺陷非常少的平面长晶方向。”

表中显示IBM相信,藉由沉积三五族晶体管通道,最终能解决所有突出的问题(绿色)《电子工程专辑》
表中显示IBM相信,藉由沉积三五族晶体管通道,最终能解决所有突出的问题(绿色)

CELO技术能产出闸极先上自我对准(gate-first self-aligned) FinFET,具备超越类似尺寸硅晶体管的优异电气特性;砷化铟镓FinFET有100纳米长的闸极,50纳米宽度的鳍,250纳米宽度的触点,厚度则为 30纳米。因为只使用标准CMOS工艺,IBM声称此三五族硅上CELO技术,拥有在先进CMOS工艺节点量产的潜力。

编译:Judith Cheng

本文授权编译自EE Times,版权所有,谢绝转载

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