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先进半导体器件结构开发
资料介绍
一、全环绕栅极晶体管（GAA）技术
1.1 技术原理与结构优势
全环绕栅极（Gate-All-Around, GAA）晶体管采用纳米线（Nanowire）或纳米片（Nanosheet）作为沟道结构，通过栅极完全包裹沟道实现三维控制。相较于传统FinFET，GAA器件具有以下核心优势：
• 栅极控制能力提升：Ion/Ioff比提高2-3倍，亚阈值摆幅（SS）降至60mV/dec以下
• 短沟道效应抑制：沟道全包围结构使DIBL（漏致势垒降低）减小至10mV/V以内
• 驱动电流优化：多纳米片并联结构可实现>1.5mA/μm的饱和电流密度
1.2 关键工艺挑战
GAA器件制造面临多项技术瓶颈，主要包括：
（1）沟道释放工艺：需要精确控制牺牲层刻蚀深度，典型采用HF/H2O2混合溶液进行选择性刻蚀，线宽均匀性需控制在±1nm以内
（2）高k金属栅极（HKMG）集成：原子层沉积（ALD）制备的HfO2/Al2O3叠层栅介质需实现<5Å等效氧化层厚度（EOT）
（3）自对准接触（SAC）技术：采用SiGe应变工程提升载流子迁移率，接触电阻需控制在<10-8Ω·cm2
二、互补场效应晶体管（CFET）技术
2.1 垂直集成架构
互补场效应晶体管（Complementary FET, CFET）通过垂直堆叠NMOS与PMOS器件，实现单元面积的极致缩小。其创新结构特点包括：
• 垂直层叠设计：PMOS位于NMOS上方，通过共享源极实现电学连接
• 自对准互联：采用Co/W金属化系统实现低电阻垂直互联
• 异质集成工艺：NMOS采用Si沟道，PMOS采用SiGe沟道提升空穴迁移率
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