Structure de transistor où la grille entoure le canal de tous côtés. Meilleur contrôle du courant que le FinFET ; utilisée pour la génération qui succède au FinFET.
Nom japonais: GAA(ゲートオールアラウンド)
« GAA (grille enrobante, gate-all-around) » apparaît dans 20 questions d'entraînement réparties sur 6 thèmes, dont Transistors avancés (FinFET et GAA), MOSFET, Gravure.
Domaine: Transistors avancés (FinFET et GAA)
Les effets de canal court apparaissent lorsque le champ électrique du drain pénètre dans le canal et entre en concurrence avec la grille. La longueur caractéristique λ estime jusqu'où s'étend cette influence ; des longueurs de grille d'environ 5 à 10 λ la maintiennent faible, et chaque surface supplémentaire couverte par la grille réduit λ. Un MOSFET planaire commande une face, un FinFET trois, et un transistor à grille enrobante (GAA) entoure complètement chaque canal. Ce contrôle électrostatique, le plus fort de tous, supprime le perçage et les fuites à des longueurs de grille plus courtes ; comme les FinFET, les dispositifs GAA utilisent des canaux quasiment non dopés dont la tension de seuil est fixée par le travail de sortie de la grille.
Les dispositifs GAA de production utilisent des nanofeuillets : des plaques de silicium d'environ 5 nm d'épaisseur et d'environ 15 à 50 nm de large, typiquement trois empilées verticalement à environ 10 nm d'intervalle, chacune enveloppée de diélectrique et de métal de grille. Un nanofeuillet ressemble à une ailette de FinFET couchée sur le côté et empilée. La largeur d'un FinFET ne peut varier que par ailettes entières, alors que la largeur des feuillets peut être dessinée de façon continue : feuillets larges pour les cellules hautes performances, étroits pour la basse consommation et la SRAM. Davantage de feuillets apporte plus de courant par unité de surface, mais complique la fabrication et ajoute de la capacité parasite.
La fabrication part d'un empilement épitaxial de couches alternées de Si et de SiGe, le SiGe contenant environ 25 à 30 % de germanium. L'empilement est structuré en ailettes et une grille factice est formée. Les extrémités des couches de SiGe sont mises en retrait et comblées par un espaceur interne diélectrique (inner spacer), qui réduit la capacité grille-source/drain et évite les courts-circuits. Après l'épitaxie des source/drain, la grille factice est retirée et le SiGe est gravé avec une grande sélectivité, laissant les feuillets de silicium suspendus. L'ALD remplit ensuite les espaces de diélectrique high-k et de grille métallique.
Samsung a annoncé en 2022 la production en volume du GAA à son nœud 3 nm sous le nom de MBCFET ; TSMC a adopté les nanofeuillets à son nœud 2 nm et Intel à son nœud 18A sous le nom de RibbonFET, faisant du GAA le successeur du FinFET. Les chercheurs explorent les étapes suivantes : le forksheet, qui place les feuillets nMOS et pMOS de part et d'autre d'une mince paroi diélectrique ; le CFET, qui empile le nMOS sur le pMOS ; et les matériaux de canal bidimensionnels comme le MoS2, qui restent semi-conducteurs en une seule couche d'environ 0,65 nm d'épaisseur.
Réponse : B. La grille entoure entièrement le canal, par exemple des nanofeuillets
Le GAA est une structure qui empile plusieurs canaux minces en forme de feuillets (nanofeuillets) ou de fils de quelques nm d'épaisseur, entièrement entourés par la grille. Le contrôle s'exerçant sur quatre côtés, l'emprise de la grille est encore plus forte que dans un FinFET, ce qui permet de limiter les effets de canal court jusqu'à des longueurs de grille plus courtes. Adopté par Samsung au nœud 3 nm (2022), par TSMC au nœud 2 nm et par Intel au nœud 18A, il est la structure standard qui succède au FinFET.
Réponse : B. Il empile verticalement les nMOS et les pMOS pour réduire la surface des cellules
Le CFET empile verticalement les nanofeuillets des nMOS et pMOS formant un circuit CMOS au lieu de les disposer côte à côte, ce qui pourrait permettre de réaliser un circuit de même fonction sur près de la moitié de la surface. Les étapes séparant matériaux et métaux de grille entre n et p sont complexes, et l'accès électrique aux transistors supérieurs et inférieurs constitue aussi un défi. La R&D vise une mise en pratique dans les années 2030.
La grille d'un FinFET couvre trois côtés d'une ailette verticale, tandis que celle d'un transistor GAA entoure de tous côtés des feuillets ou des fils horizontaux empilés. Le GAA offre un meilleur contrôle par la grille et permet de régler la largeur du canal de façon continue plutôt que par ailettes entières.
C'est un transistor GAA dont les canaux sont de fines feuilles horizontales de silicium, d'environ 5 nm d'épaisseur et de quelques dizaines de nanomètres de large, empilées sur environ trois niveaux, la grille remplissant les espaces entre eux et autour d'eux.
Les couches de SiGe que l'on fait croître entre les couches de canal en silicium servent d'espaceurs sacrificiels. Elles peuvent ensuite être gravées sélectivement, ouvrant des espaces pour que le diélectrique et le métal de grille enveloppent chaque feuillet de silicium.
Le GAA est une structure qui empile plusieurs canaux minces en forme de feuillets (nanofeuillets) ou de fils de quelques nm d'épaisseur, entièrement entourés par la grille.
Quelle est la définition d'un transistor GAA (gate-all-arou…Dans un FinFET, la largeur de canal ne s'ajuste que par le nombre d'ailettes, tandis que dans un GAA à nanofeuillets, la largeur des feuillets empilés (par exemple 15 à 50 nm) peut varier continûment dans le dessin.
Quel est l'avantage de conception du transistor GAA à nanof…Pour le GAA à nanofeuillets, on usine un empilement de Si et de SiGe (environ 25 à 30 % de Ge) obtenu par épitaxie alternée ; après retrait de la grille factice, seul le SiGe est gravé avec une sélectivité élevée, laissant les feuillets de Si suspendus.
Dans la fabrication des transistors GAA à nanofeuillets, po…Dans un GAA à nanofeuillets, la grille s'insère dans les espaces entre feuillets et fait face aux sources/drains à quelques nm de distance.
Quel est le rôle principal de l'isolant (espaceur interne) …Samsung a annoncé en 2022 le lancement de la production de masse de transistors GAA (appelés MBCFET par la société) au nœud 3 nm.
Quelle combinaison d'entreprise et de nœud correspond à la …FinFET SiGe (silicium-germanium) Mobilité CFET (FET complémentaire) CMOS ALD Zone de déplétion (zone de charge d'espace) Sélectivité Alimentation par la face arrière (backside power delivery) Nanofeuillet (nanosheet)