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FinFET 和 UTB-SOI 的原理
来源: | 作者:LiLi | 发布时间: 2024-08-16 | 297 次浏览 | 分享到:

UTB-SOI 与平面型 MOSFET 的主要区别是 MOSFET 的沟道与衬底是相互连接在一起的,栅极不能强有效地控制远离栅极的衬底,源漏会在远离栅的衬底的区域形成漏电流,短沟道效应严重影响 MOSFET的性能。UTB-SOI 的沟道与衬底是通过氧化埋层隔离的,UTB-SOI 的沟道非常薄,它只有0.25Lg,栅极可以有效地控制沟道导通和关断,抑制短沟道效应,减小亚阈值漏电流。UTB-SOI 也无需高掺杂沟道,所以也可以有效地降低离散的杂质离子的散射效应,与重掺杂的平面型 MOSFET 相比,它载流子的迁移率将会大幅提升,UTB-SOI 的速度也将大幅改善。

图2-57所示为25nm UTB-SOI NMOS 和PMOS 的剖面图,它的沟道厚度只有5nm,所以栅极可以有效地控制沟道,改善短沟道效应。NMOS 的源漏有源区是外延生长的SiC应变材料,SiC应变材料可以在NMOS 的沟道产生张应力,提高电子的迁移率,最终提高 NMOS 的速度。PMOS 的源漏有源区是外延生长的SiGe 材料,SiGe 应变材料可以在PMOS的沟道产生压应力,提高空穴的迁移率,最终提高PMOS 的速度。凸起的源和漏有源区可以形成更厚的 Salicide 和增大源漏的接触面积,可以降低 NMOS 源和漏的接触电阻。

体 FinFET与SOI FinFET 相比,体 FinFET的衬底是体硅晶圆,SOI FinFET的衬底是SOI晶圆,体硅衬底比SOI 衬底具有更低的缺陷密度和更低的成本。此外,由于SOI 衬底中氧化埋层的热传导率较低,体硅衬底的散热性能要优于 SOI 衬底,所以 SOI FinFET 在高功耗领域的应用受到限制。SOI FinFET 比体 FinFET 具有较低的寄生结电容,SOI FinFET 在高频和低功耗领域更具优势。

UTB-SOI 与 SOI FinFET相比,它们的衬底都是SOI 晶圆,所以在寄生结电容方面是类似的。UTB-SOI 仍采用平面型晶体管工艺技术,所以 UTB-SOI 与平面 MOSFET 是兼容的,它们的工艺制造流程类似,而SOI FinFET 和体FinFET是立体结构,它们的工艺是立体晶体管工艺技术,在工艺实现上要比 UTB-SOI 复杂,成本也比 UTB-SOI高很多,所以UTB-SOI 在研发上更简单更具有优势,而实现 FinFET技术将是一个巨大挑战。与 SOI Fin-FET的应用领域类似,UTB-SOI 主要应用在频率较高和低功耗的领域,例如物联网和移动设备等。