Войти
Устройство FinFET с двумя затворами A плавниковый полевой транзистор или (FinFET ) - это многозатворное устройство, построенное MOSFET (металл-оксид-полупроводник полевой транзистор ) на подложке, где затвор размещен на двух, трех или четырех сторонах канала или обернут вокруг канала, образуя структуру с двойным затвором. Эти устройства получили общее название «finfets», потому что область истока / стока образует ребра на поверхности кремния. Устройства FinFET имеют значительно меньшее время переключения и более высокую плотность тока, чем технология планарной CMOS (комплементарный металл-оксид-полупроводник).
FinFET - это тип неплоского транзистора или «трехмерного» транзистора. Это основа для изготовления современных наноэлектронных полупроводниковых приборов. Микрочипы, в которых используются затворы FinFET, впервые стали поступать на рынок в первой половине 2010-х годов и стали доминирующей конструкцией затворов для процессов 14 нм, 10 нм и 7 нм. 36>узлов.
Обычно один FinFET-транзистор содержит несколько ребер, расположенных бок о бок и покрытых одним и тем же затвором, которые электрически действуют как один, чтобы увеличить мощность и производительность привода.
После того, как MOSFET был впервые продемонстрирован Мохамедом Аталлой и Давоном Кангом из Bell Labs в 1960 году концепция двухзатворного тонкопленочного транзистора (TFT) была предложена HR Farrah (Bendix Corporation ) и РФ Steinberg в 1967 году. Двухзатворный MOSFET был позже предложен Тошихиро Секигава из Электротехнической лаборатории (ETL) в патенте 1980 , описывающем планарный транзистор XMOS. Секигава изготовил транзистор XMOS вместе с Ютакой Хаяси на выставке ETL в 1984 году. Они продемонстрировали, что эффекты короткого канала могут быть значительно уменьшены путем размещения полностью обедненного кремния на изоляторе (SOI) устройство между двумя электродами затвора, соединенными вместе.
Первый тип транзистора FinFET назывался «обедненный транзистор с обедненным каналом» или «ДЕЛЬТА», который был впервые изготовлен в Японии компанией Диг Хисамото, Тору Кага, Йошифуми Кавамото и Эйдзи Такеда из Центральной исследовательской лаборатории Hitachi в 1989 году. Затвор транзистора может прикрывать ребро полупроводникового канала и электрически контактировать с ним сверху и по бокам или только по бокам. Первый называется транзистором с тремя затворами, а второй - транзистором с двумя затворами. Транзистор с двойным затвором опционально может иметь каждую сторону, подключенную к двум разным выводам или контактам. Этот вариант называется расщепленным транзистором. Это позволяет более точно контролировать работу транзистора.
Индонезийский инженер Эффенди Леобандунг, работая в Университете Миннесоты, опубликовал статью со Стивеном Ю. Чоу на 54-й конференции по исследованиям устройств в 1996 году, в которой описывались преимущества резки широкого CMOS транзистор во многие каналы с небольшой шириной для улучшения масштабирования устройства и увеличения тока устройства за счет увеличения эффективной ширины устройства. Вот как выглядит современный FinFET. Хотя некоторой шириной устройства можно пожертвовать, разрезая его на узкие части, проводимость боковой стенки узких ребер более чем компенсирует потерю для высоких ребер. Устройство имело ширину канала 35 нм и длину канала 70 нм.
Потенциал исследований Дига Хисамото в области транзисторов DELTA привлек внимание Defense Агентство перспективных исследовательских проектов (DARPA), которое в 1997 году заключило контракт с исследовательской группой в Калифорнийском университете в Беркли на разработку глубокого субмикронного транзистора на основе технологии DELTA. Группу возглавлял Хисамото вместе с TSMC Ченмином Ху. В период с 1998 по 2004 год команда сделала следующие прорывы:
Они придумали термин «FinFET» (полевой транзистор с ребрами) в статье, опубликованной в декабре 2000 года, для описания неплоского транзистора с двумя затворами, построенного на подложке SOI.
В 2006 году группа корейских исследователей из Корейского института науки и технологий (KAIST) и Национального центра Nano Fab Center разработала транзистор 3 нм, самое компактное в мире наноэлектронное устройство, основанное на технологии FinFET с универсальным затвором (GAA). В 2011 году исследователи из Университета Райса Масуд Ростами и Картик Моханрам продемонстрировали, что FINFET-транзисторы могут иметь два электрически независимых затвора, что дает разработчикам схем больше гибкости при проектировании эффективных затворов малой мощности.
Первый в отрасли 25-нанометровый транзистор, работающий всего от 0,7 В, был продемонстрирован в декабре 2002 года компанией TSMC. Конструкция «Omega FinFET», названная в честь сходства между греческой буквой «Omega » и формой, в которой затвор оборачивается вокруг структуры истока / стока, имеет задержку затвора всего 0,39 пикосекунды (пс) для транзистора N-типа и 0,88 пс для P-типа.
В 2004 году Samsung продемонстрировал конструкцию «Bulk FinFET», которая сделала возможным массовое производство устройств FinFET. Они продемонстрировали динамическую память с произвольным доступом (DRAM ), изготовленную по процессу 90 нм Bulk FinFET.
В 2011 году Intel продемонстрировал транзисторы с тремя затворами, где затвор окружает канал с трех сторон, что позволяет повысить энергоэффективность и снизить задержку затвора - и, следовательно, большую производительность - по сравнению с планарными транзисторами.
В серийно выпускаемых микросхемах с длиной волны 22 нм и ниже используются затворы FinFET. Вариант Intel «Tri-Gate » был анонсирован в 2011 году на 22-нм технологии для своей микроархитектуры Ivy Bridge. Эти устройства поставляются с 2012 года. Начиная с 2014 года, на 14 нм (или 16 нм) основные литейные производства (TSMC, Samsung, GlobalFoundries ) использовали конструкции FinFET.
В 2013 году SK Hynix начала коммерческое массовое производство процесса 16 нм, TSMC начала производство процесса 16 нм FinFET, а Samsung Electronics начал производство процесса 10 нм. TSMC начала производство процесса 7 нм в 2017 году, а Samsung начала производство процесса 5 нм в 2018 году. В 2019 году Samsung объявила о планах по коммерческому производству 3 нм GAAFET к 2021 году.
Промышленное производство наноэлектроники FinFET полупроводниковой памяти началось в 2010-х годах. В 2013 году SK Hynix начала массовое производство флэш-памяти 16 нм NAND, а Samsung Electronics начала производство многоуровневой ячейки 10 нм NAND 10 нм (MLC). флэш-память. В 2017 году TSMC начала производство памяти SRAM по 7-нм техпроцессу.
