微电子所在新型负电容FinFET器件研究中取得重要进展!
近日，微电子所集成电路先导工艺研发中心，面向5纳米及以下节点高性能和低功耗晶体管性能需求，基于主流后高k金属栅（hkmg-last）三维finfet器件集成技术，成功研制出高性能的负电容finfet器件。
现有硅基晶体管受玻尔兹曼热力学限制，室温下亚阈值摆幅ss大于等于60mv/dec，阻碍了工作电压的继续降低。当集成电路技术进入5纳米及以下节点，随着集成度的持续增加，在维持器件性能的同时面临功耗急剧增加的严重挑战。先导中心殷华湘研究员的团队在主流后hkmg finfet集成工艺的基础上，通过材料工艺优化和多栅器件电容匹配设计，结合高质量低界面态的3纳米铪锆金属氧化物薄膜，研制成功性能优异的nc-finfet器件，实现了ss和阈值电压回滞分别为34.5mv/dec和9mv的500纳米栅长nc-finfet器件，以及ss和阈值电压回滞分别为53mv/dec和40mv的20纳米栅长nc-finfet器件。其中，500纳米栅长nc-finfet器件的驱动电流比常规hfo2基finfet器件（非nc-finfet）提升了260%且电流开关比（ion/ioff）大于1e6，标志着微电子所在新型nc-finfet器件的研制方面取得了重要进展。
上述最新研究结果发表在国际微电子器件领域的顶级期刊《ieee electron device letters》上（doi: 10.1109/led.2019.2891364），并迅速受到国际多家研发机构的高度关注。
该项集成电路先导工艺的创新研究得到国家科技重大专项02专项和国家重点研发计划等项目的资助。
图1（a）负电容finfet基本结构；（b-c）三维器件沟道结构与铁电hzo膜层结构；（d-e）器件i-v与ss特性；（f）最新器件性能国际综合对比（ss与回滞电压越小越好）。
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