stringtranslate.com

Напряженный кремний

Напряженный кремний

Напряженный кремний — это слой кремния , в котором атомы кремния растянуты за пределы их обычного межатомного расстояния. [1] Этого можно добиться, поместив слой кремния на подложку из кремния-германия ( Si Ge ). Поскольку атомы в слое 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 напряженному кремнию. Перемещение этих атомов кремния дальше друг от друга уменьшает атомные силы, которые мешают движению электронов через транзисторы и, таким образом, улучшает подвижность , что приводит к лучшей производительности чипа и меньшему потреблению энергии. Эти электроны могут двигаться на 70% быстрее, позволяя напряженным кремниевым транзисторам переключаться на 35% быстрее.

Более поздние достижения включают осаждение напряженного кремния с использованием эпитаксии из паровой фазы металлоорганических соединений ( MOVPE ) с использованием металлоорганических соединений в качестве исходных источников, например, источников кремния ( силан и дихлорсилан ) и источников германия ( герман , тетрахлорид германия и изобутилгерман ).

Более поздние методы создания деформации включают легирование истока и стока несовпадающими по решетке атомами, такими как германий и углерод . [2] Легирование германием до 20% в истоке и стоке P-канального MOSFET вызывает одноосную деформацию сжатия в канале, увеличивая подвижность дырок. Легирование углеродом до 0,25% в истоке и стоке N-канального MOSFET вызывает одноосную деформацию растяжения в канале, увеличивая подвижность электронов . Покрытие NMOS-транзистора высоконапряженным слоем нитрида кремния является еще одним способом создания одноосной деформации растяжения. В отличие от методов на уровне пластины для создания деформации в слое канала до изготовления MOSFET, вышеупомянутые методы используют деформацию, вызванную во время изготовления самого MOSFET, для изменения подвижности носителей в канале транзистора.

История

Идея использования германия для деформации кремния с целью улучшения полевых транзисторов, по-видимому, возникла как минимум в 1991 году. [3]

В 2000 году в отчете Массачусетского технологического института было проведено теоретическое и экспериментальное исследование подвижности дырок в устройствах PMOS на основе гетероструктур SiGe. [4]

В 2003 году сообщалось, что IBM была одним из основных сторонников этой технологии. [5]

В 2002 году компания Intel представила технологию напряженного кремния в своей серии 90-нм микропроцессоров X86 Pentium в начале 2000 года. [5] В 2005 году компания AmberWave подала в суд на Intel за предполагаемое нарушение патентных прав, связанных с технологией напряженного кремния. [ необходима ссылка ]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Sun, Y.; Thompson, SE; Nishida, T. (2007). «Физика эффектов деформации в полупроводниках и полевых транзисторах металл–оксид–полупроводник». Журнал прикладной физики . 101 (10): 104503–104503–22. Bibcode : 2007JAP...101j4503S. doi : 10.1063/1.2730561. ISSN  0021-8979.
  2. ^ Беделл, SW; Хакифируз, A.; Садана, DK (2014). «Масштабирование деформации для КМОП». MRS Bulletin . 39 (2): 131–137. doi :10.1557/mrs.2014.5. ISSN  0883-7694.
  3. ^ Vogelsang, T.; Hofmann, KR (ноябрь 1992 г.). «Подвижность электронов и скорость дрейфа в сильном поле в напряженном кремнии на кремниево-германиевых подложках». IEEE Transactions on Electron Devices . 39 (11): 2641–2642. doi :10.1109/16.163490.
  4. ^ E. Tanasa, Corina (сентябрь 2002 г.). Подвижность дырок и эффективная масса в SiGe гетероструктурных устройствах PMOS (отчет). Массачусетский технологический институт.
  5. ^ ab Lammers, David (2002-08-13). "Intel использует напряженный кремний для 90-нанометрового процесса". EDN . Получено 2022-07-09 .

Дальнейшее чтение