Servicio de Información Comunitario sobre Investigación y Desarrollo - CORDIS

FP7

CONAT Resultado resumido

Project ID: 299094
Financiado con arreglo a: FP7-PEOPLE
País: Israel

Materiales nuevos para transistores de última generación

La industria de los semiconductores actualmente busca materiales nuevos que puedan aplicar las leyes de Moore a escalas más pequeñas de las que se alcanzan con los transistores de silicio utilizados actualmente, que no son inferiores a 14 nm. Gracias a un proyecto financiado por la Unión Europea se conocieron mejor las ventajas y las limitaciones asociadas al uso de semiconductores del grupo III-V en tecnologías de semiconductores de óxidos metálicos complementarios (CMOS).
Materiales nuevos para transistores de última generación
Durante las últimas dos décadas, se vive una revolución electrónica con la disminución de la escala de los transistores de silicio, que alcanzan dimensiones nanométricas. No obstante, cuanto menor es la escala de los CMOS por debajo de cierto punto, más se agravan los problemas de fiabilidad. Para sobrepasar los límites del silicio, deben utilizarse nuevos materiales en los canales que ofrezcan altas velocidades de transporte.

Los materiales semiconductores del grupo III-V presentan una movilidad electrónica mucho mayor que el silicio, por lo que pueden aprovecharse para fabricar transistores más pequeños y rápidos. Gracias al proyecto CONAT (Conduction mechanisms in advanced MOS technologies), fue posible mejorar considerablemente el conocimiento de los mecanismos de conducción y degradación de las estructuras de los nuevos transistores utilizando como sustrato el arseniuro de indio y galio (InGaAs). Por sus imperfecciones y otros problemas de fiabilidad, hasta el momento este compuesto semiconductor no se ha convertido en un producto de consumo.

El trabajo se centró en las estructuras del transistor, compuestas por una capa de óxido aislante sobre el InGaAs, siendo la capa superior la entrada metálica. Los científicos seleccionaron materiales con altas constantes dieléctricas para sustituir el dióxido de silicio, el material óxido de la entrada utilizado habitualmente.

Los resultados del proyecto demostraron que las imperfecciones relacionadas con el sustrato InGaAs determinan en buena medida las características de degradación de la estructura del transistor. Además, los científicos concluyeron que las mejoras en la interfaz del material con alta constante dieléctrica/InGaAs no aumentan necesariamente la fiabilidad de la estructura de los MOS.

Otra área fundamental de estudio fue la ruptura del óxido de la entrada. Para ello, el equipo de trabajo de CONAT diseñó modelos físicos para estimular este mecanismo de fallo en estructuras de transistores III-V/materiales de alta constante dieléctrica. El equipo de trabajo logró controlar la tasa de aumento de la ruptura de algunos materiales dieléctricos de entrada combinando correctamente los valores de voltaje, espesor y conductividad térmica. El objetivo de este trabajo fue mejorar considerablemente la fiabilidad de los circuitos con CMOS.

Los científicos utilizaron técnicas de espectroscopia con el fin de investigar las características, tras la ruptura, de las estructuras de los MOS con diferentes interfaces de semiconductores y óxidos. Fueron suficientemente claras las diferencias observadas en las microestructuras de la interfaz del silicio y el dióxido de silicio y el óxido de aluminio y el InGaAs con voltajes positivos y negativos.

Los resultados del proyecto permiten comprender mejor los mecanismos de degradación y ruptura de las tecnologías de los CMOS III-V, y así cubrir la demanda de transistores con mayor rendimiento.

Información relacionada

Palabras clave

Transistores, silicio, semiconductores III-V, CMOS, movilidad de electrones, arseniuro de indio y galio
Número de registro: 180934 / Última actualización el: 2016-03-30
Dominio: TI, Telecomunicaciones