2.1.5.3. Технология напряженного кремния [19,20]
Особенность этой технологии заключается в создании слоя напряженного кремния путем формирования его на подложке соединения SiGe. Из рис. 2.1.24, а видно, что постоянная кристаллической решетки монокристаллического кремния и твердого раствора SiGe различны.
|
|
а |
б |
Рис. 2.1.24. Технология напряженного кремния: а – слои с исходными постоянными кристаллической решетки; б – напряженный слой кремния на SiGe-подложке [19]
При эпитаксиальном выращивании кремния на подложке SiGe атомы кремния стремятся подстроиться под структуру подложки, и поэтому происходит растягивание решетки кремния. Слой кремния становится напряженным. Оказывается, что подвижность электронов μe в таком материале на 70% выше, чем в обычном кремнии. Это позволяет, не масштабируя геометрические параметры транзистора, увеличить его быстродействие на 35%.
2.1.5.4. МОП-транзистор FinFET («плавникоподобный») [18,19]
Предложенная рядом фирм, в том числе, IBM конструкция транзистора FinFET (точнее – Double Gate FinFET) представляет собой кремниевое тело (столбик, вставка, «плавник» – fin), которое как–бы обернуто затвором. Конструкция прибора такова, что формируются два самосовмещенных канала с двух сторон кремниевого тела (рис. 2.1.25). Выступающая передняя область тела представляет собой исток транзистора, а задняя область – сток.
|
|
Рис. 2.1.25. Структура FinFET–транзистора
Ток течет в плоскости, параллельной плоскости тела. Активная ширина прибора W равна высоте тела-столбика и может быть увеличена за счет включения нескольких столбиков.
Структура FinFET аналогична традиционной МОП–структуре, хотя и является квазипланарной конструкцией, в которой активный слой полупроводника «стоит на ребре». Отличительной особенностью является активная область, которая в данном случае формируется вставкой. Высота тела вставки составляет 180 нм, толщина затворного диэлектрика – 2,2 нм, поликремниевого затвора – 75 нм.
Фирмой IBM разработаны симметричные и асимметричные n- и р-канальные МОП-транзисторы этого типа с длиной канала ~ 30 нм, характеристики которых оптимизированы для получения высокого быстродействия и низкого порогового напряжения соответственно. Процесс изготовления полностью обедненного симметричного FinFET предусматривает формирование рисунка тела-вставки толщиной 20 нм методами фотолитографии. Структура затвора состоит из термически выращенной пленки оксинитрида толщиной 1,6 нм и поликристаллического кремния. Выступающие области истока/стока изготовлены путем проведения ионной имплантации с четырех сторон пластины. Типичный ток в n–канальном транзисторе составляет 1300 мкА/мкм, в р-канальном – 850 мкА/мкм.
Специалистами Калифорнийского университета в Беркли (США), корпорации Intel и Национальной лаборатории Лоуренса созданы FinFET-транзисторы с длиной канала 20 нм.
FinFET–транзистор корпорации AMD стал результатом ее сотрудничества с учеными Калифорнийского университета и консорциумом Semiconductor Research. Это устройство имело длину затвора всего 10 нм.