Современные материалы для изготовления затворов

Масштабирование стандартных (основанных на ) пленок подзатворного диэлектрика стало затруднительным для КМОП технологии меньше 90 нм это связано с большим током утечки через затвор и низкими пределами надежности (особенно с того момента как стало затруднительным масштабирование ). Альтернативный способ подзатворный диэлектрик из материала с более высокой диэлектрической проницаемостью чем у  (“highk диэлектрики”) может быть физически толще (пропорционально отношению их диэлектрических проницаемостей ) для данной , что снижает ток утечки через затвор и позволяет дальнейшее масштабирование. Наиболее перспективными highk материалами являются оксиды гафния такие, как  и . Из за их термостабильности с кремнием, и они вероятнее всего подойдут для современных планарных КМОП структур начиная с 45 нм.

 

Рис. 1 . Структура ультра плоского полевого МОП транзистора с восходящими контактами к стоку/истоку для уменьшения паразитного сопротивления.

Обычно уменьшением  позволяет уменьшить также длину полевого транзистора (см. рис. 1.), использование highk диэлектриков позволяет достичь масштабирования обычных планарных подложек (порядка 10 нм, в зависимости от предельного значения тока утечки). Уменьшение  также полезно для улучшения тока в единице, если подвижность эффекта поля не сильно падает.

Для данного подзатворного диэлектрика, плотность тока утечки у плоских полевых транзисторов ниже чем у планарных из-за меньшего поперечного электрического поля. Таким образом для плоской структуры полевых транзисторов использование highk диэлектриков задержится (до изобретения более короткого затвора, т.е., до более продвинутых КМОП технологий).  Интеграция подзатворного диэлектрика на основе highk материалов с современными структурами полевых МОП транзисторов планомерно движется вперед. Объемные полевые транзисторы (FinFET) и полевые транзисторы с несколькими затворами (MuGFET) с подзатворным диэлектриком на основе гафния (Hf) уже были продемонстрированы и показали отличные характеристики. Прямой туннельный ток становится более чувствительной функцией поля, с возрастанием толщины диэлектрика, уменьшение плотности тока через затвор за счет использования highk материалов для плоских полевых транзисторов больше чем для планарных. Таким образом  может уменьшаться более агрессивно для плоских транзисторов облегчая КМОП технологии масштабирование до фундаментального предела.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector