Las puertas metálicas de doble función de trabajo están integradas con un espacio de 17 nm entre n- y pFET, lo que destaca el beneficio clave de los dispositivos de hoja horquilla para aplicaciones avanzadas. CMOS escalamiento del área.
IMEC ha propuesto recientemente el dispositivo forksheet como la arquitectura de dispositivo más prometedora para ampliar la generación de dispositivos GAA nanosheet con escalado y rendimiento adicionales más allá de 2 nm. la tecnología nodo.
A diferencia de los dispositivos de nanohojas, las hojas ahora están controladas por una estructura bifurcada de tres puertas, que se realiza mediante la introducción de una pared dieléctrica entre los dispositivos p- y nMOS antes del patrón de la puerta.
Esta pared aísla físicamente la zanja de la puerta p de la zanja de la puerta n, lo que permite un espaciado de n a p mucho más estrecho de lo que es posible con los dispositivos FinFET o nanohojas.
La evaluación de la tecnología basada en simulaciones de TCAD mostró anteriormente una escalabilidad superior de área y rendimiento. El aumento de rendimiento se atribuye principalmente a una menor capacitancia de Miller, que resulta de una menor superposición de puerta-drenaje.
Imec presenta por primera vez una caracterización eléctrica de sus dispositivos de hoja de horquilla que se integraron con éxito mediante el uso de un flujo de proceso de 300 mm, con longitudes de compuerta de hasta 22 nm.
Se encontró que tanto los n- como los pFET, cada uno con dos canales de Si apilados, eran completamente funcionales. Su control de canal corto (SSSAT = 66-68mV) era comparable al de los dispositivos de nanohojas apilados verticalmente que estaban cointegrados en la misma oblea.
Para los dispositivos de hoja de horquilla, se integraron puertas metálicas de función de trabajo dual utilizando un flujo de puerta metálica de reemplazo en un espacio np tan estrecho como 17 nm (que es aproximadamente el 35% del espacio en la tecnología FinFET de última generación), destacando uno de los los beneficios clave de la nueva arquitectura de dispositivos.
“A partir de 2022, se espera que la tecnología de vanguardia actual FinFET "Los transistores gradualmente darán paso a los transistores de nanohojas apilados verticalmente en la fabricación de gran volumen, ya que el FinFET no logra proporcionar suficiente rendimiento en dimensiones escaladas", explica Naoto Horiguchi, director de tecnología de dispositivos CMOS en Imec, "sin embargo, las limitaciones del proceso supondrán un límite a la forma en que Los dispositivos n y p de la nanohoja se pueden unir, lo que supone un desafío para una mayor reducción de la altura de las celdas.
La nueva arquitectura del dispositivo de hoja de horquilla, que es una evolución natural del dispositivo de nanohoja GAA, promete superar este límite, permitiendo escalar la altura de la pista de 5T a 4.3T sin dejar de ofrecer una ganancia de rendimiento. Alternativamente, con un diseño de hoja horquilla, el espacio disponible se puede utilizar para aumentar el ancho de la hoja y, como tal, mejorar aún más la corriente de accionamiento. Nuestros resultados de caracterización eléctrica confirman que la hoja bifurcadora es la arquitectura de dispositivo más prometedora para extender la lógica y las hojas de ruta de escalado de SRAM más allá de 2 nm, aprovechando la integración de nanohojas de una manera no disruptiva”.