Imec представила новую компоновку высокоскоростного транзистора Forksheet

Ведущие производители микросхем — Intel, TSMC и Samsung — переходят от транзисторов FinFET к транзисторам GAA с использованием технологических процессов 18A, N2 и SF3E. В GAA-транзисторах канал полностью окружён затвором, а не «растёт» из подложки, как в FinFET. Это обеспечивает лучший контроль производительности и энергопотребления, а также позволяет уменьшить размеры ячеек.

Следующая основная архитектура — CFET — использует вертикальное расположение транзисторов n-типа и p-типа друг над другом, что позволяет разместить два транзистора на площади одного, а также повысить производительность и снизить энергопотребление. Однако производство CFET чрезвычайно сложно, поэтому производители микросхем и исследователи, такие как Imec, намерены использовать транзисторы с «вилкообразными» выводами в качестве промежуточного этапа между транзисторами GAA и CFET.

Транзисторы с «вилкообразными» затворами призваны расширить возможности транзисторов GAA на несколько поколений, прежде чем в 2030-х годах их неизбежно вытеснят CFET. Конструкция транзистора с «вилкообразными» выводами предусматривает наличие диэлектрической стенки между (или рядом с) каналами транзистора, что позволяет более плотно размещать устройства n-типа и p-типа без электрических помех. Такая конструкция транзистора обеспечивает более плотное расположение и более компактную компоновку, при этом многие этапы производства повторяются из существующих процессов изготовления нанолистов.

Первоначальная конструкция «вилки» — так называемая «вилка» с внутренней стенкой — размещает стенку между n- и p-канальными устройствами внутри стандартной ячейки, перед формированием затвора. Однако, несмотря на то, что на бумаге эта конструкция может быть эффективной, она столкнулась с проблемами, связанными с технологичностью.

В обновлённой версии транзистора изолирующий разделитель (или стенка) перенесён на край, между соседними стандартными ячейками. Теперь вместо разделения устройств с разной полярностью внутри одной ячейки он разделяет устройства с одинаковой полярностью на границах ячеек. Такая компоновка позволяет расширить стенку примерно до 15 нм, не влияя на высоту компактной ячейки.

Это также позволяет создавать барьер на поздних этапах технологического процесса, после ключевых этапов, таких как формирование истока/стока и высвобождение нанолистового канала. В результате барьер не повреждается на предыдущих этапах и может быть создан с использованием хорошо зарекомендовавших себя материалов и инструментов на основе диоксида кремния.

Поскольку толщина стенки теперь составляет 15 нм, это, вероятно, влияет на плотность транзисторов, поскольку устройства с внешней стенкой больше по размеру, чем транзисторы с внутренней стенкой. Однако преимущества в производстве и производительности, которые дают транзисторы с внешней стенкой, могут перевесить потенциальные преимущества первоначальной версии.

Такое изменение последовательности для создания внешней стенки дает два важных преимущества: упрощение производства и улучшение интеграции затвора. Теперь затворный электрод может соединять оба типа транзисторов без необходимости преодолевать барьер, что упрощает проектирование схемы.

Кроме того, уменьшение толщины разделителя на несколько нанометров на последних этапах позволяет затвору охватывать большую часть канала. Моделирование показывает, что уменьшение толщины стенки на 5 нм приводит примерно к 25%-ному увеличению тока привода за счёт улучшения электрического управления, что повышает производительность.

Еще одним преимуществом транзистора с внешней стенкой является улучшенная способность выдерживать механическое напряжение в канале. На начальном этапе защитная маска закрывает область, в которой позже будет размещена стенка. Кремний под этой маской служит непрерывным кристаллическим шаблоном для роста областей истока и стока.

Сообщение Imec представила новую компоновку высокоскоростного транзистора Forksheet появились сначала на Время электроники.