鳍式场效应晶体管的有利特性及目前的研究方向

缪晔辰

（西北工业大学，陕西 西安710000）

0 引言

进入后摩尔时代，集成电路尺寸达到纳米尺度，传统MOS器件逐渐达到其技术极限，无法忽略短沟道效应。最初，为了抑制短沟道效应，一般通过调整沟道掺杂浓度或改变栅极的构成物质等措施来改变阈值电压；或者采用高K（介电常数）材料用作栅氧化层介质材料，以获得更小的栅极漏电流。虽然短沟道效应在实施这些措施后得到了减缓，但随着器件尺寸进一步缩小，栅控能力没有获得有效提升。于是，为了突破这些困难，鳍式场效应晶体管应运而生。

1 鳍式场效应晶体管的概念

鳍式场效应晶体管，全名“Fin Field-Effect Transistor”，是由胡正明教授提出的一种后摩尔时代的新型CMOS晶体管。

与平面型MOSFET结构相比，FinFET在原本基础的绝缘衬底上额外增加了一块突起，称作鳍，将原本的二维器件向三维扩展。这种设计从面积上着手加强了栅的控制能力，缩减了晶体管的栅长并减少漏电流，从而在结构上解决了平面器件无法避免的短沟道效应。

目前在各地的研究者努力下，主要根据衬底不同FinFET形成了不同种类。一种是形成于体硅衬底上的鳍式场效应晶体管，体FinFET。另一种形成于SOI衬底上，具有低节电容、高迁移率的特征。但是相比于体FinFET，SOIFET具有较高缺陷密度、成本偏高等缺点。

2 与传统MOSFET相比的优势

相比传统MOSFET，FinFET在很多方面具有明显优势。在MOSFET中，门极长度代表了半导体制程的水平。但是自从长度小于20 nm之后，源漏极距离太小，会发生漏电现象；同时导电能力是由门极电压控制的，长度越小，控制力越小。……