300mm 硅晶圆上III-V 族CMOS 晶体管的逻辑应用 - 化合物半导体.PDFVIP

技术 | Technology – III-V CMOS技术 300mm 硅晶圆上 III-V 族 CMOS 晶体管的逻辑应用 InGaAs MOSFET 一般是指在 300mm 硅晶圆上来制作 III-V 族晶体 管，它具有未来技术应用所感兴趣的沟道材料。 MAO-LIN HUNAG, SHANG-WEN CHANG, CHUN-HSIUNG LIN, HOWARD C.-H. WANG, 和 CARLOS H. DIAZ; TSMC 台积公司 过去五十年来半导体产业的成功得益于 这种替代有可能提高导通态的电流，这是由于在 MOSFET 的小型化，晶体管的尺寸还在不 低电场下III-V 族化合物材料的载流子具有更好 断地缩小，以满足应用所需求的器件高性能和低 的输运特性。这就使得III-V 族沟道器件在低功耗、 功耗。 高性能的应用中显示出巨大的发展潜力。然而， 今天，半导体产业正面临着许多严峻的挑战， 在大尺寸的硅晶圆上进行III-V 族沟道的单片集 以能在小于10nm 技术节点时还能进一步扩展摩 成还是一项重大的挑战。 尔定律。这些挑战之一就是需要进一步提高晶体 最近，已经有几种方法能在硅衬底与InGaAs 管的集成密度，同时又能通过降低工作电压来控 上进行成功地集成整合。其实例包括有：直接在 制器件总的功率密度。不幸的是，降低工作电压 300 mm 硅晶圆上进行III-V 族材料的外延，使用 会产生有害的后果，会影响到器件性能，也会降 应变释放缓冲层或采用具有一定高宽比的陷阱结 低开关的运行速度。 构，硅晶圆的直接键合，以及模板协助的选择性 可以对MOSFET 结构进行的一项修改是将高 外延等技术。所有这些方法都有助于高质量硅上 迁移率材料，如III-V 族化合物来替换现有的硅 III-V 族沟道晶体管的发展。 基沟道材料。特别是在电源电压为0.5V 或更低时， 在台湾积体电路制造公司（TSMC ），通过 在300mm 硅衬底上制造应用于低电压逻辑应用 的InGaAs 晶体管，我们在对III-V MOSFET 的追 求过程中要发挥作用。为此，我们研究了InGaAs 沟道材料的外延生长，以及高K 栅介质材料和源 / 漏接触电阻材料的沉积问题，而且我们还对这 种晶体管的结构和特性进行了评估。 InGaAs 沟道的外延 采用可释放应变的缓冲层技术，就可以 在 (100) 晶向的300 mm 硅晶圆上实现高质量 InGaAs 的外延生长。硅和In0.53Ga0.47As 间8% 的 晶格失配度可以由