Напряженный кремний
Деформированный кремний — это слой кремния , в котором атомы кремния вытянуты за пределы нормального межатомного расстояния. [1] Этого можно добиться, поместив слой кремния на подложку кремний -германий ( Си Ге ). Поскольку атомы слоя кремния выравниваются с атомами нижележащего слоя кремния-германия (которые расположены немного дальше друг от друга по сравнению с атомами объемного кристалла кремния), связи между атомами кремния растягиваются, что приводит к напряжению. кремний. Перемещение этих атомов кремния дальше друг от друга уменьшает атомные силы, которые мешают движению электронов через транзисторы и, следовательно, повышает мобильность , что приводит к повышению производительности чипа и снижению энергопотребления. Эти электроны могут двигаться на 70% быстрее, позволяя напряженным кремниевым транзисторам переключаться на 35% быстрее.
Более поздние достижения включают осаждение напряженного кремния с использованием металлоорганической эпитаксии из газовой фазы ( MOVPE ) с металлоорганическими соединениями в качестве исходных источников, например, источников кремния ( силан и дихлорсилан ) и источников германия ( герман , тетрахлорид германия и изобутилгерман ).
Более поздние методы создания напряжения включают легирование источника и стока атомами с несовпадающей решеткой, такими как германий и углерод . [2] Легирование германием до 20% в истоке и стоке МОП-транзистора с P-каналом вызывает одноосную сжимающую деформацию в канале, увеличивая подвижность дырок. Легирование углеродом всего в 0,25% в истоке и стоке N-канального МОП-транзистора вызывает одноосную растягивающую деформацию в канале, увеличивая подвижность электронов . Покрытие NMOS-транзистора сильно нагруженным слоем нитрида кремния — еще один способ создать одноосную растягивающую деформацию. В отличие от методов создания напряжения на канальном слое перед изготовлением МОП-транзистора на уровне пластины, вышеупомянутые методы используют деформацию, индуцированную во время самого изготовления МОП-транзистора, для изменения подвижности носителей в канале транзистора.
История [ править ]
Идея использования германия для деформации кремния с целью улучшения полевых транзисторов возникла, по крайней мере, в 1991 году. [3]
В 2000 году в отчете Массачусетского технологического института исследовалась теоретическая и экспериментальная подвижность дырок в устройствах PMOS на основе гетероструктур SiGe. [4]
Сообщалось, что в 2003 году IBM была одним из основных сторонников этой технологии. [5]
В начале 2000 года компания Intel применила технологию напряженного кремния в своей X86 . Pentium серии 90-нм микропроцессоров [5] В 2005 году Intel в суд за предполагаемое нарушение патентных прав, связанное с технологией деформированного кремния. компания AmberWave подала на [ нужна ссылка ]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Сан, Ю.; Томпсон, ЮВ; Нисида, Т. (2007). «Физика деформационных эффектов в полупроводниках и полевых транзисторах металл–оксид–полупроводник». Журнал прикладной физики . 101 (10): 104503–104503–22. Бибкод : 2007JAP...101j4503S . дои : 10.1063/1.2730561 . ISSN 0021-8979 .
- ^ Беделл, Юго-Запад; Хакифируз А.; Садана, ДК (2014). «Масштабирование деформации для CMOS». Вестник МРС . 39 (2): 131–137. дои : 10.1557/mrs.2014.5 . ISSN 0883-7694 .
- ^ Фогельсанг, Т.; Хофманн, КР (ноябрь 1992 г.). «Подвижность электронов и скорости дрейфа в сильном поле в напряженном кремнии на кремний-германиевых подложках» . Транзакции IEEE на электронных устройствах . 39 (11): 2641–2642. дои : 10.1109/16.163490 .
- ^ Э. Танаса, Корина (сентябрь 2002 г.). Подвижность дырок и эффективная масса в устройствах PMOS на основе SiGe-гетероструктур (отчет). Массачусетский технологический институт.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Ламмерс, Дэвид (13 августа 2002 г.). «Intel использует напряженный кремний для 90-нанометрового процесса» . ЭДН . Проверено 9 июля 2022 г.
Внешние ссылки [ править ]
- Разработка новых прекурсоров германия для эпитаксии SiGe ; Презентация на 210-м заседании ECS (симпозиум SiGe), Канкун, Мексика, 29 октября 2006 г.
- Более безопасные альтернативные жидкие предшественники германия для релаксированных градиентных слоев SiGe и напряженного кремния методом MOVPE ; Део В. Шенаи, Рональд Л. ДиКарло, Майкл Б. Пауэр, Арташес Амамчян, Рэндалл Дж. Гойетт и Эгберт Вулк ; Журнал роста кристаллов, том 298, страницы 172–175, 7 января 2007 г.