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FP7

CONAT Résultat en bref

Project ID: 299094
Financé au titre de: FP7-PEOPLE
Pays: Israël

De nouveaux matériaux pour les transistors de prochaine génération

Avec les transistors à base de silicone actuels limités à environ 14 nm, l'industrie des semi-conducteurs est actuellement à la recherche de nouveaux matériaux susceptibles de prolonger la loi de Moore à de plus petites échelles. Un projet financé par l'UE a fourni des informations sur les forces et les limites de l'utilisation de semi-conducteurs du groupe III-V dans la future technologie semi-conducteur complémentaire à l'oxyde de métal (SCOM).
De nouveaux matériaux pour les transistors de prochaine génération
Au cours des deux dernières décennies, la mise à l'échelle des dimensions des transistors de silicone a alimenté la révolution électronique, avec des transistors atteignant des dimensions de l'ordre du nanomètre. Toutefois, comme la SCOM continue à se réduire au-delà d'un certain point, des problèmes de fiabilité semblent se développer. Pour dépasser les limites de la silicone, de nouveaux matériaux de canaux avec des vitesses de transporteur élevées sont requis.

Avec une mobilité des électrons beaucoup plus élevée que la silicone, les matériaux semi-conducteurs du groupe III-V peuvent être réalisés en transistors plus petits et plus rapides. Au sein de CONAT (Conduction mechanisms in advanced MOS technologies), les scientifiques ont considérablement amélioré la compréhension des mécanismes de conduction et de dégradation des nouvelles structures de transistor reposant sur l'utilisation de l'arséniure d'indium et de gallium (InGaAs) comme substrat. Les défauts et autres problèmes de fiabilité ont empêché ce semi-conducteur de devenir un bien de consommation.

L'accent était mis sur les structures de transistor composées d'une couche d'oxyde isolante qui repose sur l'InGaAs, la couche supérieure étant la grille de métal. Les scientifiques ont sélectionné un diélectrique à κ élevé pour remplacer le dioxyde de silicone de l'oxyde de grille généralement utilisé.

Les résultats du projet ont montré que les défauts liés au substrat InGaAs jouent un rôle clé dans les caractéristiques de dégradation de la structure du transistor. En outre, les scientifiques ont conclu que les améliorations dans l'interface diélectrique à κ élevé/InGaAs n'augmentent pas nécessairement la fiabilité de la structure SCOM.

Un autre domaine clé de l'étude était la dégradation de l'oxyde de grille pour lequel l'équipe de CONAT a développé des modèles physiques afin de simuler avec succès ce mécanisme de panne dans les structures à transistor à κ/III-V élevé. L'équipe a réussi à contrôler la dégradation du taux de croissance d'une série de diélectriques de grille en choisissant une combinaison correcte de valeurs de tension, d'épaisseur et de conductivité thermique. Ces efforts visaient à considérablement améliorer la fiabilité des circuits SCOM.

Grâce à une technique spectroscopique, les scientifiques ont étudié les caractéristiques post-dégradation des structures COM composées de différentes interfaces oxyde-semiconducteur. Les différences observées dans les microstructures de l'interface oxyde d'aluminium InGaAs et silicone de dioxyde sous des tensions positives et négatives ont été suffisamment expliquées.

Les résultats et les découvertes du projet entraînent une meilleure compréhension des mécanismes de dégradation de la technologie SCOM III-V pour continuer à répondre à la demande de meilleures performances de transistor.

Informations connexes

Mots-clés

Transistors, silicone, semi-conducteurs III-V, CMOS, mobilité des électrons, arséniure de gallium et d'indium
Numéro d'enregistrement: 180934 / Dernière mise à jour le: 2016-03-30
Domaine: TI, Télécommunications