鳍和电线。如何达到5nm?

鳍和电线。如何达到5nm?

随着行业从10nm迈向7nm和5nm节点,需要根本性的转变来应对规模挑战。在驱动行业变化的优先关注事项中,特别是在材料和结构方面,是不断上升的寄生电阻和寄生电容或RC对晶体管性能的影响。我最近在SEMICON West贸易展上谈到了这个行业困境。
在过去的40年里,晶体管栅极长度缩小了一千倍。已经使用各种技术来支持连续的CMOS缩放,包括固定电压缩放,氧化物缩放和应变工程/ HKMG材料的引入,以3D FinFET-Body宽度缩放的建筑革命。
FinFET晶体管结构挽救了芯片行业,使其摆脱了限制传统平面晶体管器件可扩展性的短通道效应。但同样的问题和寄生RC的惊人上升表明FinFET也达到了它的极限。
finfet通过变得更高和更窄来扩展。更高、更多的矩形翅片有助于改善驱动电流,更窄的翅片可以更快地开关和栅极长度缩放。然而,随着设备节点间的收缩,每个节点的接触宽度损失高达30%,从而增加了电阻。
那么,finfet的末日临近了吗?一些工艺和设计修改使FinFET可扩展到7nm,提供更高的行业需求性能。接触电阻可以通过改变阻隔高度和达到精确的掺杂控制来降低。进一步的RC还原可以通过改变植入和退火序列来利用接触界面的非晶化和重结晶来增加掺杂剂的激活来实现。环绕式接触结构可以使接触面积增加2倍。等离子体植入可使适形S/D掺杂,并将RC数字降至创纪录的低点1.2e-9,并提供更多的适形覆盖,因为行业利用具有挑战性特征纵横比的区域增强接触区域。
但FinFET的可扩展性超过7nm是极具挑战性的,因为栅极长度(Lg)缩放所需的翅片宽度增加了阈值电压(Vt)的可变性。在5纳米处,硅和FinFET结构的厚度不足以防止量子隧穿和栅漏。
显然需要的是新材料和新建筑。正在探索的新材料包括使用Co作为触点,以及低k间隔和集成解决方案,如气隙和更换触点方案。引入锗硅(SiGe)超晶格和进化型晶体管结构,类似于水平栅极(GAA)器件,可能是实现下一代器件扩展的成功组合。

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