8.2.2 Трехзатворные кни моп-транзисторы

Трехзатворный МОП-транзистор – это тонкопленочный, узкий островок кремния с затвором на трех его сторонах. Реализации включают в себя квантовопроволочный КНИ МОП-транзистор (рис.8.6B) и МОП-транзистор Trigate (рис.8.7).

Электростатическое качество трехзатворных транзисторов может быть улучшено удлинением частей боковой стенки электрода затвора на некоторую глубину в скрытый оксид и снизу области канала (П-затворный прибор [60-61] и -затворный прибор [62-64]) (рис.8.7). С точки зрения электростатики эффективное число затворов для П-затворного и -затворного МОП-транзисторов находится в промежутке от 3 до 4. Использование напряженного кремния, металлического затвора и/или диэлектрика с высокой диэлектрической проницаемостью в качестве подзатворного изолятора может увеличить рабочий ток прибора.

8.2.3 Кни моп-транзисторы с окружающим затвором (четырехзатворные)

Структура, которая теоретически предлагает лучшее управление областью канала с помощью затвора, и отсюда лучшее электростатическое качество – это МОП-транзистор с окружающим затвором. Первые такие приборы были произведены обертыванием электрода затвора вокруг вертикального кремниевого столбика. Позднее были изготовлены планарные приборы с окружающим затвором с квадратным или круглым поперечным сечением. КНИ МОП-транзисторы с окружающим затвором с длиной канала 5нм и диаметром 3нм показали полную функциональность.

Для увеличения рабочего тока на единицу площади каналы с окружающим затвором могут накладываться друг на друга, имея общие затвор, сток и исток. Такие приборы называются многоканальными МОП-транзисторами (MBCFET).

Схематичные поперечные сечения, соответствующие различным затворным структурам, описанным в предыдущих разделах, показаны на рис. 8.7.

Рис.8.7. Различные многозатворные структуры.

8.2.4 Другие многозатворные моп-структуры

Инвертированный Т-канальный полевой транзистор (ITFET) сочетает в себе тонкопленочный планарный КНИ прибор с трехзатворным транзистором (рис.8.8.А). Он содержит планарные горизонтальные каналы и вертикальные каналы в одном приборе и осуществляет многозатворный контроль этих каналов. Инвертированная Т-канальная структура имеет несколько преимуществ: большая база предотвращает выход из строя плавников в течение технологического процесса; также она учитывает механизм работы транзистора в пространстве между плавниками, которые остаются неиспользованными в других многозатворных конфигурациях. Эти дополнительные каналы увеличивают рабочий ток. Численное моделирование n-канального ITFET выявило различные включающие механизмы в разных частях прибора. Углы транзистора включаются первыми, следуя за поверхностью планарных областей и вертикальным каналом. Так как каждый ITFET имеет около семи угловых элементов, они создают значительную часть тока каждого ITFET прибора и в хорошо спроектированных приборах могут выдавать значительно бòльшие токи, чем планарный прибор эквивалентной площади.

Рис. 8.8. Поперечное сечение A: инвертированного T-канального полевого транзистора; B: объемного FinFET; С: многоканального полевого транзистора

Объемный FinFET транзистор – это FinFET, выполненный в объемном кремнии вместо КНИ подложки. Плавники вытравливаются в объемном кремнии и профилируются на этапе окисления. Полевой слой оксида осаждается, чтобы избежать инверсии между плавниками (рис.8.8.В). Многоканальный полевой транзистор (McFET) – это модифицированный объемный FinFET, где в центре плавника травится канавка. Канавка заполняется наращиванием подзатворного оксида и осаждением материала затвора. Получается прибор, имеющий два очень тонких соседних плавника, идущих от истока к стоку (рис.8.8С).