Tại sao các quy trình wafer nâng cao yêu cầu finfets?

Công nghệ FinFET giới thiệu một cấu trúc bóng bán dẫn ba chiều sáng tạo trong chế tạo wafer cho phép hiệu suất bóng bán dẫn hiệu quả hơn thông qua kiểm soát cổng tăng cường và giảm dòng rò. Điều này là rất quan trọng để cho phép các thiết bị bán dẫn nhỏ hơn, nhanh hơn và tiết kiệm năng lượng hơn. Khi các nút xử lý chất bán dẫn tiếp tục co lại, việc sử dụng công nghệ FinFET đang trở nên phổ biến và quan trọng hơn.

Bối cảnh: Hạn chế của bóng bán dẫn phẳng truyền thống

Trong các mosfets phẳng thông thường, khi các nút quá trình co lại (ví dụ, từ 90nm đến 65nm và hơn thế nữa), chúng tôi gặp phải những thách thức kỹ thuật sau:

Hiệu ứng kênh ngắn:Khi chiều dài cổng của bóng bán dẫn giảm, khả năng kiểm soát kênh của cổng giảm, dẫn đến tăng dòng rò và giảm tốc độ chuyển đổi.

Tăng dòng rò:Sự gia tăng hiện tại rò rỉ nước ngoài trạng thái dẫn đến sự gia tăng đáng kể mức tiêu thụ năng lượng không hoạt động.

Vấn đề swing phụ:Độ dốc dưới mức của các MOSFET thông thường được giới hạn ở mức 60 mV\/thập kỷ, điều này hạn chế hiệu quả chuyển đổi của chúng ở hoạt động công suất thấp.

Giới thiệu công nghệ Finfet
Finfet (Finfet (FinFET) là một công nghệ bóng bán dẫn ba chiều nhằm cải thiện hiệu suất của MOSFET truyền thống bằng cách:

Khả năng ổ đĩa hiện tại nâng cao:FINFET cho phép các dòng ổ đĩa cao hơn thông qua cấu trúc ba chiều. Điều này là do kênh của finfet là một "vây" đứng vuông góc với bề mặt của chất nền, giúp đạt được chiều rộng hiệu quả lớn hơn trong cùng một dấu chân.

Kiểm soát cổng tốt hơn:Trong các finfets, cổng có thể bao quanh kênh "vây" từ ba phía, giúp tăng cường đáng kể khả năng của cổng để điều khiển điện trường của kênh, làm giảm đáng kể hiệu ứng kênh ngắn.
Giảm dòng rò:FINFET có thể giảm đáng kể dòng rò thông qua điều khiển cổng tốt hơn và độ dài kênh hiệu quả ngắn hơn. Điều này là điều cần thiết để thực hiện các mạch năng lượng thấp.

Các thách thức về quy trình sản xuất đối với Finfets
Mặc dù có những lợi thế kỹ thuật rõ ràng của FINFET, các quy trình sản xuất của họ cũng đưa ra những thách thức mới:

Dòng chảy quy trình phức tạp hơn:Việc chế tạo các finfets đòi hỏi các bước quy trình phức tạp hơn, bao gồm nhiều bước in thạch bản và khắc, để hình thành các cấu trúc ba chiều chính xác.

19-00155-01_ Khối aheater, 150mm

Thiết bị và nâng cấp quy trình:Các thiết bị và quy trình nâng cao được yêu cầu, chẳng hạn như in thạch bản chính xác cao (in thạch bản EUV) và các quá trình khắc chọn lọc cao.

Kiểm soát năng suất:Sự phức tạp của các cấu trúc ba chiều làm tăng khả năng khuyết tật, đòi hỏi các kỹ thuật kiểm soát và kiểm soát năng suất chặt chẽ hơn.

Xác minh lợi ích của finfetsas

Quá trình chuyển sang 10nm và nút phụ, lợi ích của công nghệ FinFET trở nên rõ ràng hơn:

IHiệu suất của MPROVED và giảm mức tiêu thụ năng lượng:Với kiểm soát tốt hơn và dòng rò thấp hơn, FINFET có thể giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng trong khi duy trì hiệu suất.

16-033932-00 6 inch Showhead Weld

Tăng tích hợp:Kích thước tế bào nhỏ hơn và mật độ dòng điện cao hơn cho phép chip tích hợp nhiều chức năng và mạch.