МОПТ-структур на подложке

Пока возможно масштабирование традиционных планарных МОПТ-структур на подложке (включая частично обедненный кремний на изолятроре, ЧО КНИ) (рис. 8.1(а)) до 10 нм длины затвора [14], подавление короткоканальных эффектов (проявляющихся в виде увеличения утечек в закрытом состоянии с повышением смещения на стоке и уменьшением длины затвора) становится очень трудным и достигается за счет ухудшения характеристик в открытом состоянии. Нахождения компромисса должно быть сделано с целью сохранения высокого затворного контроля канала по отношению к другим выводам транзистора. В качестве меры масштабируемости транзистора, характерная длина lbulk для традиционных структур была приведена эмпирически [17, 18]:

 

                                                              )

 

где Tox , Xdep и Xj – эквивалентная толщина подзатворного оксида (SiO2), глубина обедненной области канала и глубина залегания сток/истокового перехода (размерность для всех в Å), соответственно. Для достаточного подавления короткоканальных эффектов (SCE) длина затвора должна быть в несколько раз больше характерной длины lbulk. Так как уменьшение Tox ограничено из-за прямых туннельных утечек, устройства на обычной подложке будут демонстрировать увеличивающуюся зависимость от инженерии канала (то есть «гало» или «super-steep» (очень крутое) ретроградное легирование канала) для уменьшения Xdepи будут применяться передовые технологии легирования при создании ультрамелкозалегающих сток/истоковых переходов.

Высокое (>1018 см-3) легирование необходимо для устранения путей утечки далеко от границы затвор-диэлектрик и улучшения затворного контроля канала. Для устройств суб-100 нм длины затвора обычно используется «гало» легирование вблизи областей сток/исток (показано на рис. 8.1(а)) для уменьшения проникновения в канал электрического поля, индуцированного из стока, и обеспечения управления высотой потенциального барьера исток-канал напряжением на затворе (а не на стоке). Легирование до концентраций 1019 см-3 необходимо для подавления SCE в полевых МОПТ на обычной подложке с длиной затвора ≤ 25 нм [19]. Для транзисторов с достаточно однородным профилем легирования канала это приводит к значительному ухудшению дрейфовой подвижности носителей из-за усиленного кулоновского рассеивания (в случае слабой инверсии) и рассеяния на фононах (в случае сильной инверсии) в связи с высоким эффективным поперечным электрическим полем в инверсном слое [20]. Кроме того, утечки мощности будут увеличиваться за счет заметного подпорогового размаха напряжений и увеличения межзонной утечки через переход. Прирост производительности схемы будет ограничено из-за повышенных барьерных емкостей pn-переходов. Использование постепенного ретроградного легирования канала неизбежно приводит к проблеме случайных флуктуаций легирующей примеси [22]. Из-за шероховатости поверхности и эффектов случайных флуктуаций легирующей примеси случайный размах в VT может стать подавляющим в полупроводниковых устройствах с длиной затвора менее 20 нм [23].

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector