中科院GAA晶体管制造工艺取得突破，助力3nm以下节点

根据中国科学院10月23日消息，近日中科院微电子研究所先导中心研究员殷华湘团队，在GAA晶体管制造工艺上取得突破。随着传统鳍形晶体管FinFET技术遇到瓶颈，3nm以下节点采用GAA结构是未来的发展方向。中科院这项成果，改善了GAA晶体管的关键性能，解决了N型与P型器件的电学性能失配问题，有利于我国在3nm以下半导体制成技术方面进一步攻关。

根据官方介绍，GAA晶体管技术需突破N型与P型器件工作电流（Ion）严重失配和阈值电压（Vth）调控困难等挑战。这对纳米片沟道材料和高κ金属栅材料提出了更多的技术创新要求。因此，针对GAA晶体管进行器件结构创新，已成为未来逻辑器件工艺研究的重要方向。中科院微电子研究所的团队，基于主流GAA晶体管制造工艺，在体硅衬底上通过调整SiGe/Si叠层外延中底部SiGe层的Ge含量，并在后栅沟道中采用纳米级高选择比SiGe层刻蚀技术，设计并制备出沟道结构类似鱼骨状的GAA器件（FishboneFET）。

由于在传统堆叠Si纳米片间引入额外的应变SiGe nano-fin结构，在相同的平面投影面积下大幅增加了GAA器件中的沟道导电面积并提升了P型器件的驱动性能。相比同类型的树型（Tree-like）GAA器件（TreeFET），该研究设计的FishboneFET进一步改善了N型与P型器件的电学性能失配问题，并利用单一功函数金属栅材料实现了面向CMOS器件的阈值调控，解决了FishboneFET晶体管在CMOS集成中的关键问题。

科研团队基于上述创新技术，研制出兼容主流GAA器件工艺的CMOS FishboneFET和TreeFET器件，获得高的N/PFET器件电流开关比。科研团队还提出了应变SiGe nano-fin中的价带补偿理论，解释了新结构中的特殊电学效应，为新型GAA晶体管导入高性能CMOS集成电路应用建立了关键技术路径。

相关研究成果以Investigation of Fabricated CMOS FishboneFETs and TreeFETs With Strained SiGe Nano-Fins on Bulk-Si Substrate为题，发表在《电气和电子工程师协会电子器件快报》（IEEE Electron Device Letters）上。根据官方介绍，这项研究工作得到中国科学院战略性先导科技专项（A类）和国家自然科学基金等的支持。

（校对/赵月）