可三維堆疊鰭式及超薄通道電晶體

3D Stackable FinFETs and UTB Transistors

楊智超 ； 黃文賢 ； 謝東穎 ； 謝嘉民

《國家奈米元件實驗室奈米通訊》 20卷3期 (2013/09) Pp. 8-13

摘要

近年來我們利用尖峰式雷射結晶（Pulse Laser Crystallization）技術，在多種材料上成長高品質的多晶矽材料，我們稱之為“類晶矽”（Epi-like Si），其材料特性已接近結晶矽，我們將其製作成鰭式電晶體（Fin Field-effect Transistor，FINFETs）及超薄通道（Ultra Thin Body，UTB）電晶體，相較於在矽晶圓（Bulk Si Wafer）上製作電晶體，此SOI（Silicone-on-insulator）結構所製作出的電晶體有較低漏電流，較低能量損耗，高速度等優點，目前鰭式電晶體已可以做到通道寬度／閘極長度在50奈米／50奈米，超薄通道電晶體矽通道（Channel）厚度可降低至30奈米以內，並且有相當優良之電晶體特性，相較於目前半導體製程溫度動輒800℃以上，我們的製程溫度都控制在450℃以下，利於未來發展更多樣的累加型三維堆疊元件及晶片。

關鍵字

累加型三維堆疊元件（Monolithic 3D Device） ； 低熱預算（Low Thermal Budget） ； 可三維堆疊鰭式電晶體（3D Stackable FinFETs） ； 可三維堆疊超薄通道電晶體（3D Stackable UTB Transistors）

並列摘要

Recently, we utilized pulse laser crystallization technology to fabricate high quality poly-Si material, so call epi-like Si. With this epi-like Si, we have fabricated high performance FINFETs (Fin Field-Effect Transistor) and UTB (Ultra-Thin Body) transistors on SiO2/Si wafer. Devices with lower leakage current, lower energy consumption and higher operating speed can be performed with this silicone-on-insulator (SOI) structure. FINFETs with 50nm/50nm (width/length) gate and UTB with ultra thin Si channel (＜20 nm) have been demonstrated. The electrical properties of these devices perform quit well. As compare to high temperature process used in conventional semiconductor industry, our process temperature is lower than 450℃. This low thermal budget technology benefits for realizing various monolithic 3D devices and circuits in the future.