國(guó)立臺(tái)灣大學(xué) (NTU) 的一篇學(xué)生研究論文獲得了半導(dǎo)體行業(yè)享有盛譽(yù)的 IEDM 2021 年 Roger A. Haken 最佳學(xué)生論文獎(jiǎng)，展示了堆疊八個(gè)厚度小于 3nm 的 Ge 0.9 Sn 0.1超薄體的能力。這是臺(tái)灣學(xué)生論文首次獲此殊榮。3bXesmc
該論文的標(biāo)題為“具有超薄體（~3nm）和厚體（~30nm）的高度堆疊的 8 Ge 0.9 Sn 0.1 Nanosheet pFET，具有分別為 1.4x10 7 的記錄 I ON / I OFF和92μA 的記錄 I ON在 V OV =V DS = -0.5V，通過(guò) CVD 外延和干法蝕刻”。它展示了第一個(gè)高度堆疊的 GeSn 納米片晶體管。3bXesmc
通過(guò)CVD外延和高選擇性各向同性干法刻蝕的相互優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了厚度低至3nm的8層Ge 0.9 Sn 0.1超薄體。GeSn/Ge 3D pFET在 V DS = -0.05V 時(shí)創(chuàng)下了 1.4x10 7 的 I ON /I OFF 記錄，這要?dú)w功于3nm GeSn超薄體中的量子限制降低了 I OFF 。在用于厚納米片的所有 GeSn/Ge 3D pFET 中，在 V OV =V DS = -0.5V 時(shí)，每個(gè)堆疊的I ON創(chuàng)紀(jì)錄達(dá)到 92μA。這 8 個(gè)堆疊通道是 pFET 中最高的。3bXesmc
IEEE IEDM 會(huì)議委員會(huì)表示，最佳論文的選擇基于摘要的科學(xué)影響，并結(jié)合 IEDM 學(xué)生口頭陳述的質(zhì)量。3bXesmc
第一作者蔡重恩，博士。12 月 5 日，在國(guó)立臺(tái)灣大學(xué)先進(jìn)硅器件與工藝實(shí)驗(yàn)室接受培訓(xùn)的學(xué)生與他的同事和指導(dǎo)教授 Chee Wee Liu 一起在舊金山聯(lián)合廣場(chǎng)希爾頓酒店接受了頒獎(jiǎng)。3bXesmc
Tsai 的論文展示了他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)將高數(shù)量（八層）納米片與鍺的高遷移率溝道集成，Sn/鍺三維 P 型晶體管實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)電流 (I ON ) 的世界紀(jì)錄- Sn，并優(yōu)化外延和刻蝕工藝，制備出厚度為3 nm的極薄通道。3bXesmc
此外，在VLSI 2022上，同一臺(tái)NTU團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步展示了八層堆疊鍺錫超薄溝道晶體管的世界紀(jì)錄，平均溝道厚度為2.4 nm，亞閾值擺幅為64 mV/dec。平均溝道厚度為 2.4nm，亞臨界振蕩接近理想值 64mV/dec。仿真證明，極細(xì)溝道可以提高注入速度，減少本征柵極延遲，是短溝道器件的發(fā)展趨勢(shì)。3bXesmc
Tsai在接受DIGITIMES的郵件采訪時(shí)表示，對(duì)于自己的論文獲得2021年IEDM最佳學(xué)生論文獎(jiǎng)感到意外，因?yàn)闅v屆獲獎(jiǎng)?wù)呔鶃?lái)自麻省理工學(xué)院、東京大學(xué)等國(guó)外頂尖學(xué)府。這是臺(tái)灣大學(xué)首次獲此殊榮。“我們感謝劉志偉教授的指導(dǎo)，感謝我們實(shí)驗(yàn)室同事的團(tuán)隊(duì)合作。感謝我們的家人和朋友的支持，以及所有幫助過(guò)我們的人。我們希望臺(tái)灣繼續(xù)引領(lǐng)世界半導(dǎo)體進(jìn)步和增長(zhǎng)，為所有人的美好生活做出貢獻(xiàn)，”蔡英文說(shuō)。3bXesmc
團(tuán)隊(duì)顧問(wèn)、臺(tái)灣大學(xué)先進(jìn)硅器件與制程實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行長(zhǎng)、特聘教授劉志偉為自己的學(xué)生感到自豪，并以“永不放棄夢(mèng)想”的座右銘鼓勵(lì)學(xué)生！” 劉告訴DIGITIMES，他對(duì)實(shí)驗(yàn)室學(xué)生的基本要求是正直、負(fù)責(zé)、團(tuán)隊(duì)合作和熱愛(ài)研究。3bXesmc
國(guó)際電子器件會(huì)議 (IEDM) 由電氣和電子工程師協(xié)會(huì) (IEEE) 的電子器件協(xié)會(huì) (EDS) 主辦，每年 12 月在美國(guó)舉行，是世界領(lǐng)先的技術(shù)突破科學(xué)技術(shù)論壇在半導(dǎo)體和電子設(shè)備技術(shù)、設(shè)計(jì)、制造、物理和建模方面。IEDM 是一個(gè)領(lǐng)先的國(guó)際會(huì)議，匯集了來(lái)自世界各地工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的最優(yōu)秀的工程師和科學(xué)家。今年的第 68 屆 IEDM 將于 2022 年 12 月 3 日至 7 日在舊金山聯(lián)合廣場(chǎng)希爾頓酒店舉行，主題為“晶體管誕生 75 周年，以及應(yīng)對(duì)全球挑戰(zhàn)的下一個(gè)變革性器件”。3bXesmc
有效降低漏電流和功耗，使晶體管更加節(jié)能省電。為了更高的性能和更快的操作，通道堆疊技術(shù)（垂直堆疊更多通道）和高遷移率通道，如硅鍺（SiGe）、鍺（Ge）和鍺錫（GeSn）可用于增加晶體管的驅(qū)動(dòng)電流.3bXesmc
由于量子極限效應(yīng)，晶體管的漏電流大大降低，開(kāi)關(guān)電流比（I ON /I OFF)提高到>107的世界紀(jì)錄。這篇IEDM論文對(duì)外延層設(shè)計(jì)與生長(zhǎng)、材料分析、刻蝕機(jī)理、電學(xué)分析、帶隙模擬、應(yīng)變模擬、變溫測(cè)量等進(jìn)行了完整的討論與分析。本文綜合高數(shù)、高遷移率溝道和極薄溝道的特點(diǎn)，展示了全球首創(chuàng)的高數(shù)堆疊鍺錫納米片晶體管，可增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流，降低漏電流，從而使半導(dǎo)體晶圓性能更高更節(jié)能。它還將更加節(jié)能。3bXesmc
目前，南洋理工大學(xué)是少數(shù)幾所（行業(yè)外）大學(xué)之一，能夠獨(dú)立開(kāi)發(fā)多層堆疊溝道環(huán)柵晶體管。“未來(lái)，我們將能夠利用我們的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，”現(xiàn)在在臺(tái)積電擔(dān)任研究工程師的蔡說(shuō)。3bXesmc
責(zé)編：Editordan
閱讀全文，請(qǐng)先
