非一般的晶体管

生了应变，扩张了原子间距，因而这种材料被称为"应变硅"。当硅晶格受到应力产生应变，可将传输载子的有效质量缩小，迁移率及饱和速度均增加。因此在同样组件尺寸下，若使用应变硅技术作为载子的传输通道，因其电子与空穴的载子迁移率增加，可达到增加组件速度与驱动电流的目标。

形成应变的方式很多，可藉由制程工艺、材料上自然晶格常数的差异或是组件封装等等方式来达成。应变硅则可通过如下三种方法获得：(1)工艺诱导法，通过晶体管周围薄膜和结构之间的应力形成；(2)在器件通道下方嵌入Si-Ge层；(3)对整片晶圆进行处理。英特尔推出一种包含全硅化(FUSI)镍电极的45nm节点技术，并将由FUSI生成的金属与单轴应变硅沟道相结合，硅化电极提高了电荷密度，应变硅增强了载流子迁移率，从而使其性能比传统的氮氧化硅-多晶硅栅电极提高20%，改进驱动电流20%。东芝推出一种合并两种应变硅形成的45nm节点工艺，它把双应力衬底和位于漏/源极区域的淀积Si-Ge相结合，避免将高k介电材料引入栅氧化物，仍继续采用氮氧化物(SiON)。

总体来说，应变硅技术对硅进行了拉伸，从而加速了电子在芯片内的流动，不用进行小型化就可以提高性能和降低功耗。Stuart S.P. Parkin博士对应变硅的前景表示乐观，认为如果与绝缘硅技术一起使用，应变硅技术可以更大程度地提高性能并降低功耗。其未来挑战在于如何了解并优化各种不同来源应力之间的相互作用。

新型晶体管FinFET：万丈高楼平地起
"万丈高楼平地起"，没错，晶体管也要"拔地而起"了。通过简单地缩小垂直尺寸和水平尺寸来开发新一代晶体管技术的时代早已过时。Intel资深fellow Yan Borodovsky博士说："摩尔定律毫无疑问仍将继续，但找到兼顾性能与成本的最佳方案乃首要任务，取代 "传统"形式的技术升级，现在必须开发新材料和新结构，提供更小的尺寸，满足人们对高密度、高性能和低能耗的要求。"

为了提高45nm晶体管电流密度、减小短沟道效应和改善栅极控制，业界提出了多种新型晶体管结构，如三栅极结构、FinFET（鳍式场效晶体管，Fin Field Effect Transistor）、Omega-FET和多栅极FET等。

平面器件不可能被无限微缩下去。如果采用FinFET，就好像打开了一扇新的门，可以通过集成垂直器件而提升晶体管密度。FinFET确实有进一步提高晶体管密度的潜力，IBM在2009年将其用于FinFET研究的晶圆数目增加了一倍。

FinFET是一种新的CMOS晶体管，被誉为22nm的革命性器件之一(图5)。它的栅极长度已可小于25nm，未来预期可以进一步缩小至9nm，约是人类头发宽度的1万分之1。FinFET源自于目前传统标准的晶体管—场效晶体管的一项创新设计。Stuart S.P. Parkin博士说，在传统晶体管结构中，控制电流通过的栅极，只能在栅极的一侧控制电路的接通与断开，属于平面的架构。在FinFET的架构中，栅极成类似鱼鳍的叉状3D架构，可于电路的两侧控制电路的接通与断开。这种设计大幅改善电路控制并减少漏电流，还能大幅缩短晶体管的闸长(图6)。

习惯是一种可怕的东西，往往会阻碍创新，"平面结构"由于保持了人们习惯的设计风格因而备受欢迎。但采用了FinFET，则必须把器件加起来使用。设计时不存在随意的宽度，因此只能将其量化并增加指型沟道的数目。FinFET工艺非常困难是业界人士的共识。

对于光刻来说，要能够克服侧壁图形转移的问题；对于刻蚀来说，栅极刻蚀则是另一个挑战。在指型结构附近栅极会卷曲，使得栅极轮廓的表征非常困难。对那些可接受的晶体管性能来说，栅极需要尽量直。在平面结构中，栅极在一个平面上，但在FinFET中，栅极在整个晶圆的表面与沟道高低交错。这带来一些根本性的问题，需要找到集成所有工艺完成整个器件的方法。由于垂直结构带来的光刻和刻蚀挑战，大多数公司都对FinFET非常谨慎，从某种程度上来讲，通过外延抬升源极/漏极的结构本质上已经是一种垂直结构了。

在2009年的IEDM上，采用FinFET技术实现0.06μm2或者0.039μm²单元面积的超微细SRAM亮相。但是，这些产品都利用了电子束直描技术，实用化方面还存在问题。美国IBM、美国GLOBALFOUNDRIES、东芝及NEC电子（现为瑞萨电子）组成的小组近期发布了以现有ArF光刻技术实现的0.063μm²超微细SRAM研究成果。通过采用Sidewall Image Transfe技术，实现了40nm的Fin间距，解决了基于FinFET的SRAM的另一课题——因使用多个Fin而导致面积增大的问题。同时，还实现了80nm这一全球最小的栅极间距。作为实现超微细SRAM的技术，这一成果给人FinFET更为出色的强烈印象。FinFET大展拳脚的时间点似乎更加明朗化。