微电子所垂直纳米环栅器件研究获进展

与目前主流的FinFET器件相比，纳米环栅器件（GAA）在可微缩性、高性能和低功耗方面更具优势，被认为是下一代集成电路关键核心技术。其中，垂直纳米环栅器件（VGAA）由于在垂直方向上具有更多的集成自由度，可增加栅极和源漏的设计空间，减少器件所占面积，更易实现多层器件间的垂直堆叠并通过全新的布线方式进一步增加集成密度，因此，成为2纳米及以下CMOS和高密度DRAM等逻辑及存储芯片制造技术方面具有潜力的基础器件。

中国科学院微电子研究所集成电路先导工艺研发中心研究员朱慧珑团队于2016年提出，并于2019年首次研发出自对准金属栅的垂直环栅纳米晶体管，相关成果发表在IEEE Electron Device Letters上（DOI: 10.1109/LED.2019.2954537）。此后，团队对原子层选择性刻蚀、阈值电压调节、沟道锗组分、硅化物工艺、可靠性和热预算等重要工艺进行持续研发和优化，获得了兼容主流CMOS工艺的器件集成技术和优异的电学性能，饱和电流提升了3-7。近日，相关研究成果发表在《电气和电子工程师协会电子器件学报》上，先导中心高级工程师张永奎为论文第一作者，朱慧珑为论文通讯作者。

研究工作得到中科院战略性先导科技专项（先导预研项目“3-1纳米集成电路新器件与先导工艺”）和中科院青年创新促进会等的资助。

　　（a）垂直纳米片器件的TEM截图，（b）垂直环栅纳米线和纳米片TEM俯视图，（c）pVSAFETs器件的I-V特性，（d）qALE方法总结表，（e）硅化物工艺可改进高达7倍的器件开态电流，（f）锗组分和Si-cap对I-V特性的影响