论文部分内容阅读
[摘要] 最高性能的金属氧化物半导体场效电晶体（MOSFET）将不再由单晶硅制成。根据近日在美国夏威夷檀香山举行的2014 VLSI技术研讨会上的研究人员们表示，未来，这种MOSFET 将改用III-V族材料在硅基板上生长而成。
[关键词] 半导体 材料 III-V族 MOSFET
[中图分类号] TN304 [文献标识码] D [文章编号] 1674-2583（2014）09-0036-02
最高性能的金属氧化物半导体场效电晶体（MOSFET）将不再由单晶硅制成。根据近日在美国夏威夷檀香山举行的2014 VLSI技术研讨会上的研究人员们表示，未来，这种 MOSFET 将改用III-V族材料在硅基板上生长而成。
在一场由半导体研究机构Semiconductor Research Corporation（SRC）所举行的产品展示中，美国加州大学圣塔巴巴拉分校（UCSB）的研究人员们展示他们所宣称世界上最高性能的MOSFET，这种MOSFET 是由在（InP）上的砷化铟镓（InGaAs）所形成；这种磷化铟则可在单晶硅上生成。
目前的基板采用磷化铟。包括IMEC等其他团队的研究显示，磷化铟可在单晶硅上生长。UCSB电子与电脑教授Mark Rodwell表示：的确，在2014年的VLSI研讨会上，至少会介绍一种单晶硅上砷化铟镓III-V族MOS。因此，虽然我们的元件并不是在Si上生长的，但也一定能实现。
经由穿透式电子显微镜（TEM）显示一个2.7奈米通道、复杂的高K电介质，以及研究人员所说的其他先进的功能，可使其打造出目前世界上最高性能的MOSFET。
III-V族 MOSFET 不仅可提供比类似尺寸单晶硅电晶体更高的性能，且更低功耗。根据Rodwell表示，以速度与功耗来看，他们最终将可取代单晶硅。
尽管研究人员当未针对开关速度进量测，但他们估计，在 RF /无线应用中，III-V族 MOSFET 将比单晶硅 RF 执行更快30-60%。而且由于电迁移率比砷化铟速度更快2.5-3倍，数位时脉速度估计比单晶硅更高。
现在，研究人员宣称的最高性能是根据UCSB的III-V族 MOSFET在类似单晶硅尺寸与闸宽度所产生以及执行与单晶硅类似电压（0.5V）时的上电电流（每微米宽度约0.5mA）与关断电流（100nA）。Rodwell表示，III-V MOSFET的未来版本将明显超越同尺寸的单晶硅 FinFET。
Rodwell团队所使用的方式是以制造仅2.5nm（17个原子）厚的砷化铟半导体通道为基础。博士候选人Cheng-Ying Huang与另一位教授Arthur Gossard也共同合作进行这项研究。
博士研究生Varista Chobpattana则与教授Susanne Stemmer共同打造先进的高k电介质──在具有极高电容器密度的氧化铝与氧化锆分层上堆叠镍铝（NiAl）金属闸，从而实现高导通电流。
最后的结尾工作是由以博士候选人Sanghoon Lee为主导的Rodwell实验室来进行，他们为MOSFET 增加了垂直间隔层以阻断漏电流，藉由均匀分配电场以避免能隙与能隙之间的穿隧发生。研究人员们表示，这可产生足以媲美先进单晶硅MOSFET 的关断电流。
晶圆厂加强特殊制程布局以适应物联网商机
物联网（IoT）应用已成为晶圆代工业者朝向差异化发展的重要驱动力。物联网概念持续发热，更被半导体业者视为下一个黄金产业，而其中所牵涉到的各种晶片，因需要多种制程平台支援，此将提供晶圆代工业者有别于朝向先进制程发展的另一条出路，更有助于晶圆代工业者实现差异化布局。事实上，物联网应用涉及到低功耗微控制器（MCU）、射频（RF）通讯、面板驱动、触控、功率元件、感测器等众多半导体元件，这些元件大多不须用到最先进的制程，部分产品甚至需要特殊制程技术。
物联网的各式应用对应到制程平台，除逻辑制程之外，更重要的是多元化嵌入式非挥发性记忆体（eNVM）、高压（High Voltage， HV）、微机电系统（MEMS）感测器、RF、BCD（Bipolar-CMOSDMOS）等特色制程平台的需求；有鉴于此，物联网应用自然成为许多晶圆代工业者全力重点打造的业务布局，如晶圆代工指标厂商之一的格罗方德（GLOBALFOUNDRIES），近年来即戮力透过制程平台的整合以提高扩展性，抢食物联网商机。
虽然晶圆代工龙头--台积电的技术实力无庸置疑，但其关注和投入的重点仍在应用处理器（AP）、基频（Baseband）处理器、绘图处理器（GPU）、现场可编程闸阵列（FPGA）等高阶晶片，难以全面兼顾，因此二、三线晶圆代工厂存在着极大的机会，尤其是大陆晶圆代工业者，近年来纷纷加强在特殊制程的布局，以做为在生存发展的重要策略。（新电子）
[关键词] 半导体 材料 III-V族 MOSFET
[中图分类号] TN304 [文献标识码] D [文章编号] 1674-2583（2014）09-0036-02
最高性能的金属氧化物半导体场效电晶体（MOSFET）将不再由单晶硅制成。根据近日在美国夏威夷檀香山举行的2014 VLSI技术研讨会上的研究人员们表示，未来，这种 MOSFET 将改用III-V族材料在硅基板上生长而成。
在一场由半导体研究机构Semiconductor Research Corporation（SRC）所举行的产品展示中，美国加州大学圣塔巴巴拉分校（UCSB）的研究人员们展示他们所宣称世界上最高性能的MOSFET，这种MOSFET 是由在（InP）上的砷化铟镓（InGaAs）所形成；这种磷化铟则可在单晶硅上生成。
目前的基板采用磷化铟。包括IMEC等其他团队的研究显示，磷化铟可在单晶硅上生长。UCSB电子与电脑教授Mark Rodwell表示：的确，在2014年的VLSI研讨会上，至少会介绍一种单晶硅上砷化铟镓III-V族MOS。因此，虽然我们的元件并不是在Si上生长的，但也一定能实现。
经由穿透式电子显微镜（TEM）显示一个2.7奈米通道、复杂的高K电介质，以及研究人员所说的其他先进的功能，可使其打造出目前世界上最高性能的MOSFET。
III-V族 MOSFET 不仅可提供比类似尺寸单晶硅电晶体更高的性能，且更低功耗。根据Rodwell表示，以速度与功耗来看，他们最终将可取代单晶硅。
尽管研究人员当未针对开关速度进量测，但他们估计，在 RF /无线应用中，III-V族 MOSFET 将比单晶硅 RF 执行更快30-60%。而且由于电迁移率比砷化铟速度更快2.5-3倍，数位时脉速度估计比单晶硅更高。
现在，研究人员宣称的最高性能是根据UCSB的III-V族 MOSFET在类似单晶硅尺寸与闸宽度所产生以及执行与单晶硅类似电压（0.5V）时的上电电流（每微米宽度约0.5mA）与关断电流（100nA）。Rodwell表示，III-V MOSFET的未来版本将明显超越同尺寸的单晶硅 FinFET。
Rodwell团队所使用的方式是以制造仅2.5nm（17个原子）厚的砷化铟半导体通道为基础。博士候选人Cheng-Ying Huang与另一位教授Arthur Gossard也共同合作进行这项研究。
博士研究生Varista Chobpattana则与教授Susanne Stemmer共同打造先进的高k电介质──在具有极高电容器密度的氧化铝与氧化锆分层上堆叠镍铝（NiAl）金属闸，从而实现高导通电流。
最后的结尾工作是由以博士候选人Sanghoon Lee为主导的Rodwell实验室来进行，他们为MOSFET 增加了垂直间隔层以阻断漏电流，藉由均匀分配电场以避免能隙与能隙之间的穿隧发生。研究人员们表示，这可产生足以媲美先进单晶硅MOSFET 的关断电流。
晶圆厂加强特殊制程布局以适应物联网商机
物联网（IoT）应用已成为晶圆代工业者朝向差异化发展的重要驱动力。物联网概念持续发热，更被半导体业者视为下一个黄金产业，而其中所牵涉到的各种晶片，因需要多种制程平台支援，此将提供晶圆代工业者有别于朝向先进制程发展的另一条出路，更有助于晶圆代工业者实现差异化布局。事实上，物联网应用涉及到低功耗微控制器（MCU）、射频（RF）通讯、面板驱动、触控、功率元件、感测器等众多半导体元件，这些元件大多不须用到最先进的制程，部分产品甚至需要特殊制程技术。
物联网的各式应用对应到制程平台，除逻辑制程之外，更重要的是多元化嵌入式非挥发性记忆体（eNVM）、高压（High Voltage， HV）、微机电系统（MEMS）感测器、RF、BCD（Bipolar-CMOSDMOS）等特色制程平台的需求；有鉴于此，物联网应用自然成为许多晶圆代工业者全力重点打造的业务布局，如晶圆代工指标厂商之一的格罗方德（GLOBALFOUNDRIES），近年来即戮力透过制程平台的整合以提高扩展性，抢食物联网商机。
虽然晶圆代工龙头--台积电的技术实力无庸置疑，但其关注和投入的重点仍在应用处理器（AP）、基频（Baseband）处理器、绘图处理器（GPU）、现场可编程闸阵列（FPGA）等高阶晶片，难以全面兼顾，因此二、三线晶圆代工厂存在着极大的机会，尤其是大陆晶圆代工业者，近年来纷纷加强在特殊制程的布局，以做为在生存发展的重要策略。（新电子）