在本月16號閉幕的IEEE IEDM會議上，復旦微電子團隊發表了其在多橋溝道晶體管上的研究成果，在雙層溝道分別為0.6/1.2納米的nanosheet結構的GAA晶體管上，實現了高驅動電流和低漏電流的融合統一，這一成果為高性能低功耗電子器件的發展提供了新的技術途徑。

研究背景

隨著集成電路制造工藝進入到5納米技術節點以下，傳統通過對晶體管進行尺寸微縮以提升晶體管密度達到性能提升的途徑變得越來越難以實現。前有英特爾在14nm節點停滯多年，現又有臺積電和三星5nm工藝下生產的多款移動端處理器曝光的性能跑分不及預期，子22nm節點啟用的FinFET技術已經臨近物理極限，芯片制造工藝面臨重大革新。

采用多溝道堆疊和全面柵環繞的新型多橋溝道晶體管乘勢而起，利用全環柵結構實現了更好的柵控能力和漏電控制，被視為5納米以下節點晶體管的技術路線。現有工藝已實現了7層硅納米片的多橋溝道晶體管（MBC FET，是GAA FET的一種），大幅提高驅動電流，然而隨著堆疊溝道數量的增加，漏電流也隨之增加，導致的功耗不可忽視。

復旦微電子學院周鵬教授團隊針對具有重大需求的3-5納米節點晶體管技術，驗證了雙層溝道厚度分別為0.6 /1.2納米的圍柵多橋溝道晶體管，實現了高驅動電流和低漏電流的融合統一，為高性能低功耗電子器件的發展提供了新的技術途徑。研究工作主要由博士生黃曉合和劉春森完成，得到了張衛教授的指導。

相關成果以“High Drive and Low Leakage Current MBC FET with Channel Thickness 1.2nm/0.6nm”為題，于在第66屆IEEE國際電子器件大會（IEEE IEDM，International Electron Device Meeting）上北京時間12月16日在線發布，IEDM是微電子器件領域的國際頂級會議，是國際學術界和頂尖半導體公司的研發人員發布先進技術和最新進展的重要窗口。

*MBC FET，為2019年5月在圣克拉拉三星制造論壇上，三星對外宣稱的GAA技術Multi-Bridge Channe FET，縮寫為MBCFET，其實質為溝道采用nanosheet板片狀結構的GAA晶體管。

制備方法

復旦微電子團隊設計并制備出了超薄圍柵雙橋溝道晶體管，利用二維半導體材料優秀的遷移率，和圍柵增強作用的特點，驅動電流與普通MoS2晶體管相比提升超過400%，室溫下可達到理想的亞閾值擺幅（60mV/dec）。同時由于出色的靜電調控與較大的禁帶寬度，可有效降低漏電流。

雙橋溝道晶體管示意圖和性能測試圖

前景展望

本項成果中，晶體管的驅動電流與7疊層硅GAA晶體管可相比擬，漏電流卻只有硅器件的6.5%，降低了兩個數量級，在未來高性能低功耗晶體管技術應用領域具有廣闊的應用前景，手機等移動設備將會是首先用到這項技術的消費級產品。就大陸集成電路產業而言，面對國際環境的變化，GAA FET或MBC FET相關技術的落地還需更長時間的研發突破和技術攻關，祝福集成電路產業人在這艱難險阻中取得勝利。

團隊介紹

張衛教授，復旦大學微電子學院院長、博士生導師。主要研究方向亞100納米器件先進高k柵介質；ULSI中低介電常數介質和銅互連；微電子材料與工藝，薄膜技術，半導體器件；原子層化學氣相淀積（ALCVD）；低壓氣相生長金剛石薄膜。自1997年以來承擔國家863、國家自然科學基金、國家重大科技專項、上海市重大重點項目等20多項。先后在Science，Nature Nanotechnology, Nature Materials, Applied Physics Letters，IEEE Electron Device Letters，IEEE Tran. on Electron Devices, Journal of Applied Physics, IEDM等國際學術期刊和會議上發表論文200多篇，申請專利180多項，其中美國專利39項。

周鵬教授，復旦大學微電子學院副院長、博士生導師、國家杰出青年科學基金獲得者。主要研究方向為新型二維層狀半導體電子器件與特性研究、下一代CMOS兼容非易失存儲器研究。先后獲得復旦大學 “卓學計劃”人才支持，上海市青年科技啟明星、國家自然基金委優秀青年資助。微電子學院先進電子器件研究所副所長，主持“上海市微納器件與工藝專業技術服務平臺”工作。

原文標題：科研前線 | 復旦微電子團隊實現多橋溝道晶體管技術

文章出處：【微信公眾號：芯片揭秘】歡迎添加關注！文章轉載請注明出處。

責任編輯：haq