新開發(fā)FinFET整合III-V族與矽材料

比利時微電子研究中心(IMEC)宣稱開發(fā)出全球首款在300mm晶圓上整合III-V族與矽晶材料的3D FinFET 化合物半導(dǎo)體。IMEC的新制程目標(biāo)是希望能持續(xù)微縮 CMOS 至 7nm 及其以下，以及實現(xiàn)混合 CMOS-RF 與 CMOS 光電元件的化合物。
隨著晶片微縮即將接近原子級的限制，業(yè)界致力于提高晶片性能與降低功耗的各種方法逐漸面臨瓶頸。透過為矽晶整合更高性能的材料，例如可提供更高載子速度與更高驅(qū)動電流的III-V族電晶體通道，這種新的化合物半導(dǎo)體可望超越矽晶本身性能，持續(xù)微縮至更制程。


首款在300mm晶圓制造的III-V FinFET電晶體，采用磷化銦(InP))與砷化銦鎵(InGaAs)化合物。
（來源：IMEC）

英特爾(Intel)與其他公司已在嘗試結(jié)合III-V族材料(如砷化銦鎵與磷化銦)與傳統(tǒng)矽晶基板的化合物半導(dǎo)體了，但一直無法克服材料之間原子晶格難以匹配的挑戰(zhàn)。而今，IMEC聲稱已經(jīng)成功實現(xiàn)一種晶圓級制程，透過擷取晶體缺陷的長寬比、溝槽結(jié)構(gòu)與外延制程等創(chuàng)新，能夠以砷化銦鎵與磷化銦等材料在3D FinFET上取代矽鰭，同時還能適應(yīng)8%的晶格不匹配。

「基本上，我們經(jīng)由 FinFET 制程至鰭片形成階段，以特定的蝕刻制程從選定的鰭片移除矽晶，蝕刻的圖案能讓III-V族生長以及吸收缺陷，」IMEC邏輯研發(fā)總監(jiān)Aaron Thean解釋，「我們開始加進(jìn)III-V族材料，先從磷化銦開始，使其吸收約8%的晶格不匹配，使其最終生長至頂部，然后在凹處再次加進(jìn)磷化銦，并以砷化銦重新生長至頂部。」

據(jù)Thean表示，IMEC的合作夥伴希望這項技術(shù)能進(jìn)一步開發(fā)，以期能在2016年到2018間實現(xiàn)7奈米節(jié)點的部署。IMEC的CMOS開發(fā)合作夥伴將有機(jī)會取得該制程，包括英特爾、三星、臺積電、Globalfoundries、美光、海力士、東芝、松下、Sony、高通(Qualcomm)、Altera、富士通、nVidia與Xilinx 。

編譯：Susan Hong(參考原文：III-V FinFET Fabed on Silicon，by R. Colin Johnson)