Увеличение подвижности носителей заряда в МОП-транзисторах с толщиной канала менее 10 нм

KULeuven, Imec и AIST разработали процесс эпитаксии из твердой фазы для интеграции GeSn МОП-транзисторов на кремнии. Впервые была продемонстрирована работа беспереходного GeSn p-МОП-транзистора в режиме обеднения. Это важный шаг к достижению «растяжения» кристаллической решетки МОП-транзисторов и увеличения подвижности их носителей зарядов.

На пути улучшения характеристик КМОП-устройств следующих поколений исследователи изучают возможности внедрения новых материалов, отличающихся исключительной подвижностью электронов. В их число входит полупроводниковый материал GeSn – многообещающий кандидат для использования в качестве материала канала благодаря своим выдающимся физическим свойствам. Применение GeSn дает возможность увеличить скорость переключения МОП-транзисторов, и он сможет применяться в высокоскоростных оптических соединениях. В то время, как большинство опытных МОП-транзисторов с каналом на основе GeSn выполняется на германиевых подложках, для совместимости с КМОП предпочтительна реализация на кремнии.

Однако эпитаксиальное наращивание GeSn на кремниевых подложках сталкивается с рядом проблем, среди которых ограниченная растворимость олова в германии (0,5%), колебания состава, сегрегация олова, а также значительное рассогласование параметров решётки (>4%). Чтобы получить высокопроизводительные устройства со слоями GeSn, важно найти решение указанных проблем.

Уменьшив толщину канала с помощью реактивного ионного травления с 30 до 10 нм, исследователи улучшили отношение тока включения и выключения более чем на порядок. Помимо этого, обеднение дырками сверхтонких слоев GeSn (около 10 нм) на кремнии привело к получению хорошей передаточной характеристики с отношением тока включения и выключения, равным 84. В будущем исследователи сосредоточатся на оптимизации МОП-устройств на кремнии с целью еще большего увеличения подвижности носителей в канале транзистора.

Источник: http://electroiq.com