IBM气隙间隔创新铺平10nm FinFET芯片之路
本四部曲系列第三篇，聚焦IBM在IEDM 2016的前沿论文。
国际电子器件会议（IEDM）公认半导体与电子器件技术、设计、制造、物理、建模突破性研究的首要论坛。今年旧金山会议上，IBM展示扫描探针温度计、10nm芯片气隙间隔技术、7nm器件、碳纳米管创新——均旨在延展摩尔定律、探索新架构。
四大亮点论文中，第三篇聚焦“面向10nm FinFET CMOS及更远的气隙间隔”。IBM研究院阿尔巴尼纳米技术中心资深技术员兼首席发明家Kangguo Cheng博士领衔团队，演示简单气隙如何大幅降低次世代晶体管寄生电容。
14nm节点已可量产，向10nm过渡面临关键阻碍：寄生电容。晶体管缩小时，接触间绝缘间隙成比例缩小，导致非预期电荷累积。晶体管切换时释放储存电荷，导致信号传播减速、功耗上升——最终发热增大、可靠性下降。
Cheng博士方案以近乎完美绝缘体的空气替代导电间隙。在鳍顶上方插入气隙间隔，团队将晶体管级电容降低高达25%，环振荡器测试电路降低15%。器件级节能25%，系统级相应提升15%。
左上： 10nm尺寸FinFET晶体管TEM图，鳍顶气隙间隔（白色空间）。右上： 激进间隔下拉工艺后损伤：鳍与源漏外延侵蚀。中下： 部分气隙间隔结构示意。气隙仅形成于鳍顶上方以最小化栅极堆栈影响。介质衬层保护栅极堆栈于气隙制造期间。
通过缓解寄生电容，气隙间隔赋能更高效10nm与7nm FinFET芯片，亦为节能14nm器件带来希望。IBM工作诠释了像空气这样简单材料如何在次世代半导体设计中扮演关键角色。
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阅读第二部分：另一种芯片——碳纳米管
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