ЭБНЭ_full

1)возможность продолжения масштабирования к меньшим ЕОТ

2)падение подвижности носителей в канале (подвижность приблизительно в 2 раза меньше, чем при обычном термическом SiO2)

3)сдвиг порогового напряжения

4)нестабильность, вызываемая высокой концентрацией электронных дефектов в диэлектрике.

Низкая подвижность связана, во-первых, с сильной дефектностью и высокой плотностью поверхностных состояний на границе high-K диэлектрика с кремнием. Для решения этой проблемы используется очень тонкий (1-2 атомных монослоев) разделительный буферный слой SiO2.

Дефектная граница раздела с поли-Si затвором приводит к накоплению в этой области заряда и нежелательному увеличению порогового напряжения. Для того чтобы избавиться от этой проблемы, нужно использовать металлические затворы.

Переход на high-K изоляторы связанный с переходом на металлические затворы, порождает другие проблемы.

Емкость затвора определяется последовательным соединением трех емкостей: емкости окисла, емкости обеднения поликремниевого затвора и емкости инверсного слоя (канала).

Величина обеднения поликремния определяется степенью его легирования и может быть устранена заменой поликремниевого затвора на металлический, в котором толщина слоя обеднения ничтожно мала (~0,5Å). Это позволяет существенно уменьшить электрическую эквивалентную толщину окисла при использовании комбинации high-k диэлектрика и металлического затвора.

Выбор металла затвора

Для замены затворов из п+- и р+- поликремния металлическими и получения необходимых пороговых напряжений требуется два разных металла для п- и р- канальных МОПТ.

Металлы с работой выхода

вблизи середины запрещенной зоны создают слишком высокие пороговые напряжения для транзисторов и непригодны для быстродействующих

применений

1.ЗАКРЕПЛЕНИЕ УРОВНЯ ФЕРМИ

( LEVEL FERMI PINNING - FLP)

2. ДЕГРАДАЦИЯ ПОДВИЖНОСТИ

НОСИТЕЛЕЙ В

КАНАЛЕ

S. Saito et al., IEDM 2003, p.797

26

Intel в 2007 г. запустила технологию с проектной нормой 45 нм с изолятором на основе HfO2. Это электрическая толщина окисла 1,45 нм, максимальный рабочий ток для n- МОПТ (p-МОПТ) 1,7 (0,7) мА/мкм, статический ток утечки ~ 40 (25) нА/мкм при напряжении питания 1,3 В.

Мотивация КНИ

Сравнениеобъемной (а) иКНИтехнологии (б)

Аппаратно-технологические ограничения

Нужно очень точно выдерживать параметры техпроцессов – температуру, длительность, составатмосферы, мощность излучения, подготовкуповерхностей

Физикатехпроцессов

Диффузиюсменила ионная имплантация

Жидкое травление кислотой сменили на

ионное травление

Получение сверхчистого окисла для подзатворногодиэлектрика

Дифракциясвета

Аппаратно-технологические ограничения

Дифракциясвета

Аппаратно-технологические ограничения

Аппаратно-технологические ограничения

уменьшение длины волны экспонирующего излучения

Ртутные лампы:436 нм — синий свет. 405 нм - фиолетовый, 365 нм - ближний ультрафиолет.

эксимерныелазеры: 248 нм - средний ультрафиолет, потом 193 нм - глубокий ультрафиолет.

Аппаратно-технологические ограничения