新型环栅可重构场效应晶体管（RFET）及其电路应用
发布时间：2021-01-02 22:17
随着超大规模集成电路工艺飞速发展到5nm节点以下,GAA（Gate-AllAround）器件有望代替Fin FET器件成为5nm节点及以下的主流器件。摩尔定律的发展伴随着巨大的经济上的投入,工艺技术的壁垒与经济的制约,导致摩尔定律在未来十年可能到达其物理极限。后摩尔时代新型器件呼之欲出,可重构场效应晶体管（RFET）凭借结构上的优势,通过不同的电压配置控制沟道内载流子极性,实现器件N型状态和P型状态的轮换,因此增加了单个器件的功能。借助RFET的灵活性,在传统电子信息处理方式的基础之上,可以用更少数目的器件实现功能更加复杂的电路。然而,RFET器件作为双极性器件面临着关态电流大,开态电流小,亚阈值摆幅大等问题。本文提出了一种新型带漏端拓展区结构的非对称型可重构场效应晶体管（UCED-RFET）,该器件可依靠结构上的优势极大的提升器件的开态电流。此外,本文还深入研究了UCED-RFET在基本逻辑电路单元的应用,并设计了新型SRAM结构单元,能够有效的解决传统SRAM单元的读写矛盾,提升了器件使用的灵活性。本论文的主要研究工作与成果如下:基于现有的RFET器件结构和传统肖特基器件的优化思路...
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
RFET器件结构示意图
华东师范大学硕士论文4带来的影响，肖特基器件凭借其优秀的抑制短沟道效应的能力进入到人们的视野当中。而实现器件可重构性的关键正是器件源/漏金属硅化物的应用，RFET作为SBMOS的一种，国外研究者们在肖特基器件上的研究，同样对RFET的优化有着借鉴的意义。环栅式的晶体管结构作为一款全新的技术与可重构场效应晶体管的概念结合集成了肖特基器件的优点使得RFET器件有望成为后摩尔时代的主流器件。1.2.1国外机构发展动态图1.2更新至1nm节点的IMEC半导体技术线路图[23]近年来，FinFET器件成为了各大厂商追逐先进工艺的重要武器。虽然在21世纪初期FinFET就已经被提出，直到2012年，intel公司推出的首款商用22nmFinFET才初次进入大众的视野，以此为节点开启了属于FinFET的时代。FinFET作为集成电路产业新一代的核心器件，其发展也遵循着等比例缩小的原则。一直以来，人们对先进工艺的追求从未停下脚步。2014-2016年，16nmFinFET被行业内视为工艺技术领先的节点。2014年，Globalfoudries发布出了22nmFinFET工艺，台积电宣布开始开展基于16nmFinFET工艺，三星公司宣布跳过20nm工艺节点直接进入14nm工艺代。2017年，台积电开始大规模的出货10nmFinFET制程；2018年，台积电完成了7nmFinFET的量产；2019年，台积电采用EUV光刻技术开始量产7nm+工艺，2020年，台积电将进行5nm制程的风险试产。三星与台积电竞争激烈，截至2019年，三星同样也实现了7nm+制程的量产。5纳
华东师范大学硕士论文10第二章可重构场效应晶体管的介绍与现有的器件优化方案2.1RFET的工作原理及在电路上的应用2.1.1可重构概念的实现与双栅、三栅RFET器件的介绍RFET可以在不同的栅极电压配置调控下展现出n型晶体管的性能或者p型晶体管的性能，这种灵活性是通过源/漏与沟道之间形成肖特基接触所实现的，在过去的研究中发现，在RFET展现不同的极性时，使用金属硅化物硅化镍(功函数4.64eV)作为器件的源/漏材料可以提供几乎相近的势垒高度。为了分别改变电子和空穴的传输和注入，至少需要两个静电耦合到器件沟道的可独立控制的栅电极。RFET通过动态调节栅极的电压来选择器件沟道中载流子的类型，实现不同器件类型的变换。根据RFET的不同结构和原理，RFET的可重构性的实现途径可以由以下两种不同的方式达到，如图2.1所示。图2.1(a)三栅RFET及工作状态能带示意图；(b)双栅RFET及工作状态能带示意图器件极性的选择受同一栅极控制，器件的导通受控制栅极配置，例如，第一种方式如图2.1(a)图所示，称之为三栅RFET(TRI-RFET)，当控制栅极电压(ControlGate,G1)从负值扫描到正值并且漏极和极性栅极(PolarityGateorProgram
本文编号：2953747
【文章来源】：华东师范大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
RFET器件结构示意图
华东师范大学硕士论文4带来的影响，肖特基器件凭借其优秀的抑制短沟道效应的能力进入到人们的视野当中。而实现器件可重构性的关键正是器件源/漏金属硅化物的应用，RFET作为SBMOS的一种，国外研究者们在肖特基器件上的研究，同样对RFET的优化有着借鉴的意义。环栅式的晶体管结构作为一款全新的技术与可重构场效应晶体管的概念结合集成了肖特基器件的优点使得RFET器件有望成为后摩尔时代的主流器件。1.2.1国外机构发展动态图1.2更新至1nm节点的IMEC半导体技术线路图[23]近年来，FinFET器件成为了各大厂商追逐先进工艺的重要武器。虽然在21世纪初期FinFET就已经被提出，直到2012年，intel公司推出的首款商用22nmFinFET才初次进入大众的视野，以此为节点开启了属于FinFET的时代。FinFET作为集成电路产业新一代的核心器件，其发展也遵循着等比例缩小的原则。一直以来，人们对先进工艺的追求从未停下脚步。2014-2016年，16nmFinFET被行业内视为工艺技术领先的节点。2014年，Globalfoudries发布出了22nmFinFET工艺，台积电宣布开始开展基于16nmFinFET工艺，三星公司宣布跳过20nm工艺节点直接进入14nm工艺代。2017年，台积电开始大规模的出货10nmFinFET制程；2018年，台积电完成了7nmFinFET的量产；2019年，台积电采用EUV光刻技术开始量产7nm+工艺，2020年，台积电将进行5nm制程的风险试产。三星与台积电竞争激烈，截至2019年，三星同样也实现了7nm+制程的量产。5纳
华东师范大学硕士论文10第二章可重构场效应晶体管的介绍与现有的器件优化方案2.1RFET的工作原理及在电路上的应用2.1.1可重构概念的实现与双栅、三栅RFET器件的介绍RFET可以在不同的栅极电压配置调控下展现出n型晶体管的性能或者p型晶体管的性能，这种灵活性是通过源/漏与沟道之间形成肖特基接触所实现的，在过去的研究中发现，在RFET展现不同的极性时，使用金属硅化物硅化镍(功函数4.64eV)作为器件的源/漏材料可以提供几乎相近的势垒高度。为了分别改变电子和空穴的传输和注入，至少需要两个静电耦合到器件沟道的可独立控制的栅电极。RFET通过动态调节栅极的电压来选择器件沟道中载流子的类型，实现不同器件类型的变换。根据RFET的不同结构和原理，RFET的可重构性的实现途径可以由以下两种不同的方式达到，如图2.1所示。图2.1(a)三栅RFET及工作状态能带示意图；(b)双栅RFET及工作状态能带示意图器件极性的选择受同一栅极控制，器件的导通受控制栅极配置，例如，第一种方式如图2.1(a)图所示，称之为三栅RFET(TRI-RFET)，当控制栅极电压(ControlGate,G1)从负值扫描到正值并且漏极和极性栅极(PolarityGateorProgram
本文编号：2953747
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2953747.html
