基于顶栅IGZO-FET的CNT/IGZO CFET电路：采用Y2O3钝化技术显著提升氢气抗性及热稳定性

《IEEE Transactions on Electron Devices》：CNT/IGZO CFET Circuits Based on Top-Gate IGZO-FETs With Enhanced Hydrogen Resistance and Thermal Stability Using Y2O3 Passivation

　　

在这项工作中，我们展示了如何在较低的热预算下，将p型碳纳米管场效应晶体管（CNT-FET）堆叠在n型InGaZnOx场效应晶体管（IGZO-FET）上，实现互补场效应晶体管（CFET）及其电路的集成。为了克服顶栅IGZO-FET所面临的氢抗性和热稳定性问题，我们首次在氧化铟镓锌（IGZO）表面制备了Y2O3钝化层，这显著降低了阈值电压偏移（>100×），从而提高了IGZO-FET的氢抗性。此外，通过优化顶栅结构并进行空气退火处理，保持了较高的开/关比。在顶部还制备了p型背栅CNT-FET，以实现与后端制造工艺（BEOL）兼容的CNT/IGZO CFET，并使其具有对称的P/NFET性能。我们还展示了亚50纳秒级延迟的CFET逻辑门和环形振荡器（ROs），其通道长度在微米级别。本研究开发的新钝化方法有望促进高性能、高可靠性的CNT/IGZO基CFET及其电路在未来的3D集成中的应用。