3 nm以下技术代FinFET及围栅器件的发展与挑战

作者：武咏琴; 卜伟海^*; 康劲; 郑凯; 任烨; 汪涵

来源：微纳电子与智能制造, 2021, 3(01): 14-26.

DOI：10.19816/j.cnki.10-1594/tn.2021.01.014

• 互补金属氧化物半导体
• 鳍式场效晶体管
• 围栅纳米片和纳米线
• 新材料
• 新工艺

集成电路技术发展的数10年里,互补金属氧化物半导体(CMOS)按照摩尔定律微缩,从平面CMOS器件发展到鳍式场效晶体管(FinFET)器件。在FinFET发展的10年时间里,依靠新材料和新结构的发展,摩尔定律仍然持续向前发展,从22 nm技术代发展到当前的5 nm技术代,未来将在2022年量产3 nm技术代。但是,在3 nm以下,FinFET发展将面临物理极限与工艺难度挑战,将无法持续微缩,导致新的器件结构围栅(gate-all-around,GAA,也称环栅)出现,将成为量产技术的主流。总结了CMOS的发展历程,分析了FinFET无法继续微缩的物理、工艺限制,并系统总结了围栅纳米片(GAA NS(NanoSheet))器件在3 nm以下实际量产应用中所面临的挑战。