First Demonstration of GAA Monolayer-MoS2 Nanosheet nFET with 410μA μ m ID 1V VD at 40nm gate length

纳米片 栅极电压 单层 材料科学 晶体管 物理 结晶学 电气工程 拓扑(电路) 纳米技术 凝聚态物理 电压 化学 量子力学 工程类
作者
Yun-Yan Chung,Bo-Jhih Chou,Chen-Feng Hsu,Wei‐Sheng Yun,Ming‐Yang Li,Sheng‐Kai Su,Yu-Tsung Liao,Meng-Chien Lee,Guo‐Wei Huang,San‐Lin Liew,Yun-Yang Shen,Wen‐Hao Chang,Chien-Wei Chen,Chi‐Chung Kei,Han Wang,H.‐S. Philip Wong,T. Y. Lee,Chao-Hsin Chien,Chao-Ching Cheng,Iuliana Radu
标识
DOI:10.1109/iedm45625.2022.10019563
摘要

This work demonstrates the first successful integration of monolayer MoS 2 nanosheet FET in a gate-all-around configuration. At a gate length of 40nm, the transistor exhibits a remarkable $\mathrm{I}_{\mathrm{ON}} \sim 410 \mu \mathrm{A}/ {\mu} \mathrm{m}$ at $\mathrm{V}_{\mathrm{DS}}=1\ \mathrm{V}$, achieved with a monolayer channel, '0.7 nm thin. The FET has a large $\mathrm{I}_{\mathrm{ON}}/ \mathrm{I}_{\mathrm{OFF}} \gt 1\mathrm{E}8$, positive $\mathrm{V}_{\mathrm{TH}} \sim 1.4\ \mathrm{V}$ with nearly zero DIBL. Higher drive current can be achieved through stacking of multiple channel layers. We propose here a fully integrated flow and we detail the feasibility of the most critical modules: stack/channel preparation, fin patterning, inner spacer, channel release, contact. The successful demonstration of MoS 2 NS with high performance and of the stacked NS modules further clarifies the value proposition in 2D materials for transistor scaling.
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