广告

最全FinFET技术解析

时间:2021-03-23 作者:我的果果超可爱 阅读:
集成电路发展迅速,随着工艺节点的逐步推进,MOS管的沟道宽度已经萎缩到了极致,传统平面工艺达到14nm(部分厂商为22nm和12nm等)左右也已经达到了瓶颈。所以发展到三维尺度的解决方案就诞生了,那就是FinFET技术(鳍式场效应晶体管),但是FinFET有哪些你都见过吗?
广告
EETC https://www.eet-china.com

晶体管是什么

晶体管最主要作用是控制电流的导通和关断,但是当MOS内闸机沟道微缩到一定程度时,其关断的效果将大打折扣,并且漏电流将产生严重影响。并且在芯片中多个晶体管的密排和串并联会产生相互干扰,其抗干扰能力低,会导致栅极不能有效工作,进而使整个器件失效(短沟道效应)。因为平面的工艺发展到20nm后,业界发现其沟道距离缩减所带来的开关能力变弱,所以只能另想办法。

 

典型平面MOS管 电镜图(图源:google 搜索)

于是乎,在1999年加州大学伯克利分校的胡正明教授发明了FinFET技术(三维鳍式场效应晶体管),一举开创了新的MOS结构时代。在2009年intel公司率先采用这种技术,在22nm工艺节点上研发出了第一代体硅FinFET晶体管。

 

体硅FinFET图(图源:网络搜索)

体硅FinFET结构

如上图所示,其FinFET中的“鳍”被闸极电极所环绕包裹,漏极和源级分别位于左右,形成立体结构。并且这种体硅FET制造的工艺流程为:

对于硅基的平面上沉积的隔离介质层进行刻蚀,形成凹槽。

然后在刻蚀出硅岛,形成凹槽结构。

 

MEMS体硅结构SEM图(图源:网络搜索)

当然体硅加工的工艺早已经十分成熟,并且还能构造各种3维结构。其中FinFET的鳍式结构沟道与衬底直接接触增大了接触的距离,并且散热和关断能力都有着显著改善。但是体硅工艺较为复杂,并且鳍的刻蚀有着各向异性控制和加工精度等问题。

3 Gates和GAAFET技术

FinFET不光是一种结构,还在Intel、三星等大厂的研究下变出了许多结构。三栅极结构是Intel在2014年14nm工艺推出的一种新型结构,每个Fin都变高的同时,距离也变短,可以进一步缩小晶体管的体积。

三星的GAAFET(gate-all-around FET)技术,又使得FinFET技术更上一层楼,早在2019年三星就对外宣布,在其最新3nm工艺节点开发GAAFET结构,并且还将在2020年量产GAAFET的变种----MBCFET结构,通过利用更宽的纳米片来获得比GAA更多的接触面积,从而实现更低的导通阈值电压和更强的通流能力。

 

FinFET技术路线图(来源:三星电子)

π栅极和Ω栅极

SOI和体硅工艺感兴趣的小伙伴可以自行百度,我们接下来介绍一下π栅极和Ω栅极,在FinFET蓬勃发展的今天,各种工艺和设计带来了不同的结构设计,π栅和Ω栅因为其界面形状不同而得名(其实和GAA一样),但是其本质都是一种3维尺度上做出来的FET。

  

左图为π栅  右图为Ω栅(来源:google搜索)

在科技发展的今天,无论是GAA还是MBCFET 其都依靠着工艺材料和设备的进步,而这背后是数千万科学技术工作者不竭奋斗的结果。只有这些不同的想法和尝试才能造出不同的电子器件,创造力一直是科学发展的源泉。

工艺和设计相辅相成,好的工艺技术推动设计的发展,新的设计思路带来新的工艺路径,二者两者都需要持之以恒的研究和独立思考的能力。中国国产化的大潮已经汹涌而来,那你还不拿起笔来设计属于你的新型半导体吗?

 

责编:我的果果超可爱

 

参考:

FinFET器件结构发展综述

Fabrication of AlGaN/GaN Ω-shaped nanowire fin-shaped FETs by a top-down approach

三星最新3nm GAAFET技术将在2024年量产

FinFET的技术路线

 

 

EETC https://www.eet-china.com
本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
  • 苹果M1评测解读:超越英特尔和AMD同类产品 苹果Arm核心的M1处理器出来后,就引起了桌面端和移动端处理器厂商的高度关切。在桌面处理器领域,以前一直是英特尔和AMD的天下,现在M1突然闯进来,而且在Passmark与GeekBench 5 Mac平台上的性能评测显示:M1的单核性能同时超越了英特尔和AMD,现在我们就来解读M1的表现到底如何?
  • GPU越做越大,快到极限了怎么办? 如果只看消费市场,骨灰级玩家对GPU算力的追求是无止尽的。只怕算力不够,不怕价格、功耗有多夸张。为什么不将现在的GPU做得更大,在一颗die上堆更多的计算资源呢(也就是所谓的monolithic)?如果摩尔定律恒定持续,同面积内容纳更多晶体管,则这种方案是可持续的。但在摩尔定律放缓的情况下,要在一颗die上塞下更多的图形计算核心,尺寸和成本都是无法接受的……
  • 高通骁龙780G(SM7350-AB):5nm 5G芯片详解 在5G时代,高通发布骁龙888顶级旗舰芯片以后,在中低端市场,高通一直缺位。今天高通发布了780G移动平台(SM7350-AB),5nm 5G Soc,终于补齐了高通第二代5G骁龙888时代的中低端芯片。
  • 深度解读英特尔新任CEO的IDM 2.0战略 3月24日,在英特尔新帅 Pat Gelsinger上任一月之际,他向业界阐述了新的“IDM2.0”战略,目的是改变当前整个半导体制造以亚洲为中心的格局,打造一个以美国和欧洲为基础核心的制造网络,减弱对亚洲的依赖……
  • 英特尔新任CEO基尔辛格: 重返代工,与苹果合作并赢回苹 北京时间今日上午消息,根据计划,英特尔在美国时间周二进行了CEO的更替,倾向市场的原CEO罗伯特·斯万(Robert Swan)退任,技术实力派帕特·基尔辛格(Pat Gelsinger)就任新CEO。·基尔辛格发表了长篇讲话,表示Intel正回归芯片代工业务,并可能为苹果代工,并且赢回苹果。
  • 芯片原料供给侧:光刻胶靠抢,采购额受限降至1/5 目前的芯片短缺,短期内无法解决已经是行业共识,然而造成芯片短缺的问题不仅仅是代工环节,在原材料一端同样存在产能供应不足的问题。最新消息,光刻胶采购额受限至1/5,成本上涨。光刻胶是
  • 小米汽车被抢注商标,联合长城造车 小米站在风口上,要起飞了.今天发布自研芯片后,又爆造车相关消息:小米汽车商标被抢注、小米正与长城汽车谈判造成事宜,小米集团已多次被传出造车的绯闻了,很多人都会好奇小米造车真的要来了吗?
  • 马斯克:特斯拉新皮卡车Cybertruck 特斯拉以纯电动汽车最为出色,大家都很熟悉的型号有Model 3、Model X、Model Y、Model S,这个Cybertruck有多少人知道呢,它是特斯拉新车电动皮卡-以全新的面貌进入市场,从而为皮卡消费者带来完全不同的视觉与使用体验。
  • 用于驱动大功率工业电机的新型Trin Trinamic嵌入式运动控制模块采用的控制技术优化了工业电机的功耗,将浪费的功率降低50%,使其能够驱动功率高出3倍(高达7A)的工业步进电机和无刷直流(BLDC)电机。
  • Maxim最新同步整流DC-DC反相转换器 作为Maxim首款内部集成电平转换器的60V DC-DC反相转换器,这些器件与最接近的竞争方案相比,外部元件数量减少一半、能耗降低35%,从而节省高达72%的电路板空间。
广告
热门推荐
广告
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了