FinFET
Fin Field-Effect Transistor也称 鳍式场效应晶体管、鳍式场效应管、三栅晶体管、Tri-Gate、fin transistor
把薄硅体竖立成鳍并让栅极控制鳍的两侧或两侧加顶部，以更短的静电自然长度抑制漏端对源端势垒影响的多栅MOSFET。
速览
约 1 分钟FinFET的关键不只是“立起来”，而是让沟道中最远离栅极的位置更近。电流沿鳍的长度方向从源流向漏，栅跨过鳍并控制侧壁，三栅结构还利用顶部表面。鳍高增加等效沟道宽度，鳍厚决定静电控制，而可用宽度通常按整数根鳍量化。
系统理解
约 3 分钟平面MOSFET只有顶部栅极强控制沟道，体区较深处更容易受到漏端电场影响。FinFET把沟道做成窄而高的硅鳍，栅极横跨鳍并覆盖两个侧壁；若顶部也参与导电，常称三栅。薄鳍使整个体区更接近栅界面，减弱DIBL、穿通和阈值滚降，并允许降低对高沟道掺杂的依赖，从而缓解随机掺杂波动和迁移率损失。
FinFET的电学尺寸与版图尺寸不再是一一连续对应。单鳍等效宽度近似由两个鳍高加鳍顶宽构成，多鳍器件按鳍数并联，因此驱动能力、输入电容和面积随整数鳍数离散变化。实际电流还受侧壁晶向、鳍宽/高变化、角部电场、源漏串联电阻、接触、应力、寄生电容和自热约束；更高鳍并不自动带来同比例性能收益。
制造上要先定义鳍间距和鳍宽，进行各向异性鳍刻蚀、隔离填充与鳍露出，再形成跨鳍假栅、侧墙、源漏外延和替换金属栅。窄而密的三维结构要求高选择比刻蚀、共形高k/金属沉积、严格的CD与高度均匀性、缺陷和应力控制。FinFET改善的是沟道静电边界，不会自动解决接触电阻、互连延迟、动态功耗、热和可靠性。
承接短沟道效应，向前连接鳍刻蚀、隔离、源漏外延和替换金属栅，向后连接全环绕栅GAAFET。
公式提示
理想三栅近似中单鳍有效宽度Weff≈2Hfin+Wfin，多鳍器件再乘Nfin；式子只是几何周长近似，角部、顶面是否导电、侧壁迁移率、圆角与寄生会改变有效电流。
关键参数
| 参数 | 单位 | 含义 |
|---|---|---|
| 鳍厚 Wfin | nm | 决定体区最远点到栅的距离，是静电控制与量子限制的重要尺度 |
| 鳍高 Hfin | nm | 主要贡献侧壁有效宽度，也影响刻蚀、应力、寄生和机械稳定性 |
| 鳍间距与鳍数 | nm / integer | 限定单元密度和离散驱动档位，并影响源漏外延与接触布局 |
| DIBL、S与Ioff | — | 验证多栅是否真正改善关断静电，而不是只提高开态电流 |
常见误区
- 把FinFET理解为普通平面MOSFET旋转九十度
- 认为鳍顶一定参与导电，或所有FinFET都严格是三栅结构
- 认为增加鳍高或鳍数只增加驱动，不增加电容、寄生和制造难度
- 认为FinFET解决短沟道后，接触、互连、自热、变异与可靠性不再重要
工程深入
12 条结论薄鳍与多面栅静电
有效宽度与离散驱动
三维制造流程
源漏、寄生与应力
结构边界与模型
出处
3 本教材 · 5 处引用- 1
Modern Semiconductor Devices for Integrated Circuits
- 第 7 章 §7.8 支持：FinFET是沿鳍长导电的多栅MOSFET；窄鳍消除远离栅极的深部漏电路径；单鳍有效宽度来自侧壁和可用顶面；FinFET宽度通常按整数鳍数量化；隔离填充与鳍露出共同确定有效鳍高；源漏外延同时承担低电阻与应变工程；更高鳍不等于同比例更快
- 2
Physics of Semiconductor Devices
- 第 6 章 §§6.5.4–6.5.5 支持：FinFET是沿鳍长导电的多栅MOSFET；窄鳍消除远离栅极的深部漏电路径；鳍定义把线宽误差直接变成器件体厚误差；跨鳍栅需要共形覆盖而非只看顶部厚度；FinFET不能只用平面W/L直觉建模；FinFET改善静电但不消除系统瓶颈；GAA继续缩短FinFET底部的最差栅控路径
- 3
Integrated Circuit Fabrication: Science and Technology
- 第 2 章 §2.13，第 58–63 页 支持：单鳍有效宽度来自侧壁和可用顶面；FinFET宽度通常按整数鳍数量化；鳍定义把线宽误差直接变成器件体厚误差；隔离填充与鳍露出共同确定有效鳍高；跨鳍栅需要共形覆盖而非只看顶部厚度；源漏外延同时承担低电阻与应变工程；更高鳍不等于同比例更快；FinFET不能只用平面W/L直觉建模
- 第 1 章 §§1.5–1.6，第 21–26、292–295 页 支持：FinFET改善静电但不消除系统瓶颈
- 第 1 章 §1.6，第 24–26 页 支持：GAA继续缩短FinFET底部的最差栅控路径