Также были изучены альтернативные материала для канала такие как растянутый кремний

Для того чтобы поддерживать исторический уровень улучшений равный 17% в год для полупроводниковой индустрии, стала необходима технология для увеличения средней подвижности носителей в канале без значительного влияния на цену и надежность устройства. Способы улучшения подвижности включает использование слоев растянутого кремния,  затворы из растянутого кремния, сток/истоковые области из растянутого кремния (эпитаксиально наращенный  или  встроенный в сток/истоковую область, или силицид), скрытый   слой, и оптимизация кристаллографических плоскостей на поверхности канала и направления тока. Действительно, на сегодняшний день, некоторые из этих методов уже используются в новейших КМОП продуктах и в комбинациях подают надежды для увеличения  (при данном ) более чем на 50%. Эти технологии будут легко адаптированы для транзисторов не классической структуры, что полностью заменит планарные полевые транзисторы с  управляемыми параметрами (например, изменение длинны и ширины канала, длинны сток/истока и площади устройства) для эффективной проектировки схемы. Иначе, транзисторы с современной структурой не будут обладать более хорошими характеристиками, чем классические транзисторы с улучшенной подвижностью, а следовательно не будут взяты на производство. Различные технологии для улучшения подвижности уже показали свою эффективность в улучшении характеристик ультратонких транзисторов и транзисторов с несколькими затворами.

Также были изучены альтернативные материала для канала такие как растянутый кремний , Ge, и полупроводники из соединений III и V групп такие как GaAs потому что они обладают значительно более высокой подвижностью носителей чем кремний. Несмотря на их привлекательность для повышения характеристик, транзисторы на основе Ge и GaAs не так хорошо масштабируются как кремниевые. Для этого существует множество причин. Во-первых, более высокая подвижность снижает проводимость как функцию эффективной массы и связанную с туннелированием эффективную массу  Туннельный ток утечки сильно зависимая функция от  (возрастающая не линейно с  ), туннелирование носителей от истока к стоку в выключенном состоянии (так же как туннелирование электронов из канала через подзатворный диэлектрик) быстро возрастает, так что нижний придел  будет намного больше для материалов с высокой подвижностью, чем для кремния. Во-вторых, Ge и GaAs имеют большую диэлектрическую проницаемость, чем Si поэтому будут сильнее проявляться эффекты короткого канала. Таким образом, они нуждаются в использовании иных структур полевых транзисторов раньше (т.е. для более длинных затворов) для хорошего электростатического качества, с меньшей высотой и/или шириной канала свойственных для определенной длинны затвора. В-третьих, энергия квантования, которая уменьшает емкость затвора в инверсионном режиме и плотность поверхностных состояний (а следовательно и ), более значительно для материалов с высокой проводимостью потому что  (так же как ) для затворов длинной меньше 10 нм для данного напряжения питания   будет наихудшим для этих материалов. Отметим, существование фундаментальных проблем при создании КМОП структур с хорошими характеристиками на основе с и GaAs: Gen-МОПТ обладают низкой дрейфовой подвижностью из за высокой плотности ловушек на границе раздела, и большие паразитные сопротивления сток/истоковых областей из за плохой растворимости примиси n-типа; GaAs обладает более низкой чем Si подвижностью дырок, а более высокая ширина запрещенной зоны (1,424 eV) делает сложным достижение малого сопротивления контакта (например, для субнанометровых полевых транзисторов, сопротивление областей сток/истока должно быть меньше ). Для Ge и для плоского GaAs, для достижения высококачественной границы раздела с подзатворным диэлектриком необходим слой Si на границе раздела, который эффективно увеличивает толщину оксида, а следовательно смягчает коротко-канальные эффекты (т.е. делает возможным дальнейшие масштабирование). И так КМОП технологии на основе Si наиболее масштабируемы поэтому маловероятно что они будут превзойдены по характеристикам. Дальнейшие улучшение характеристик КМОП структур наиболее вероятно путем масштабирования полевых транзисторов на Si (которые включают

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector