Objectif
The exponential scaling down of silicon circuits obtained during the last decades is expected to continue for the next 15 years, leading eventually to random-access memories (DRAM) with a density of almost 20 Gbits per cm2. This will require fabrication of VLSI circuits with a minimum feature size of 100 nm. Below this critical size, even if fabrication at ~35 nm proves in the near future to be practical, the implementation of 64 Gbit and 256 Gbit DRAM generations is questionable mainly because of the scaling down of charge storage capacitors. As an alternative, the fabrication of new nanomemories should be investigated. The goal of this project is to fabricate a new Ge nano-crystals based memory which utilizes direct tunnelling and storage in the Ge islands. The advantage of the process is the use of Focused Ion Beam (FIB) nano-patterning of the substrate to precisely control (at the nm level) the islands size, shape and positioning. The exponential scaling down of silicon circuits obtained during the last decades is expected to continue for the next 15 years, leading eventually to random-access memories (DRAM) with a density of almost 20 Gbits per cm2. This will require fabrication of VLSI circuits with a minimum feature size of 100 nm. Below this critical size, even if fabrication at ~35 nm proves in the near future to be practical, the implementation of 64 Gbit and 256 Gbit DRAM generations is questionable mainly because of the scaling down of charge storage capacitors. As an alternative, the fabrication of new nanomemories should be investigated. The goal of this project is to fabricate a new Ge nano-crystals based memory which utilizes direct tunneling and storage in the Ge islands. The advantage of the process is the use of Focused Ion Beam (FIB) nano-patterning of the substrate to precisely control (at the nm level) the islands size, shape and positioning.
OBJECTIVES
The objective of the project is twofold : i) to develop and assess the potential for FIB nano-patterning for the microelectronics requirements in the sub 10 nm domain and ii) to demonstrate new generation of nano-crystals memories with potential mass fabrication and full compatibility with CMOS technology. These two goals that correspond to industrial challenges, will be achieved in collaboration with the two companies involved in this project. This collaboration will favor the tranfer of technology between research groups and industry trying to approach manufacturable devices. Combination of FIB nano-patterning and natural formation of Ge islands will permit to circumvent most of the problems induced by self-organisation (non reproducible device characteristics) with a fabrication process of device structures with minimum perturbation of the conventional MOS transistors technology.
DESCRIPTION OF WORK
The work will be divided in 5 major tasks:
1) nano-patterning of the substrate by Focused Ga+ Ions Beam at the nanometer scale. The aim of this task is to realise uniform array of sub-10 nm holes on large scale areas. The influence of the process parameters on the induced damage will be measured. Experimental conditions will be optimized to reduce the silicon surface degradation, lower the holes sizes and precisely control the holes shape and positioning;
2) restoring of the substrate by thermal annealing in ultra-high vacuum. Investigation will focus on the conditions for soft thermal annealing to guarantee total removal of crystalline defects and desorption of Ga implanted atoms without modifying the holes shape/size. At this step appearence of high index facets on the holes sides is expected. Facets angles will be varied by modifying the aspect ratios (height over lateral size) of the holes;
3) fabrication of an array of isolated Ge quantum dots (QD). Nucleation of Ge islands in the holes will be first investigated by in-situ STM in order to determine the experimental conditions of Volmer Weber growth (selective nucleation of islands). Growth process will then be transferred to MBE and LPCVD growth techniques. The characteristics of the Ge QDs arrays obtained by the different growth processes will be compared and analysed;
4) fabrication of the tunnel oxide (between the Ge islands) and of the control oxide. They will both be performed by in situ thermal oxidation to ensure a good quality oxide layer. The tunnel oxide fabrication is based on the different rates of oxidation of Ge and Si and on the oxide penetration from the edges of the islands to the Ge/Si interface. Ge/SiO2 demixion effects are also expected to occur in agreement with previous experimental results;
5) device memory fabrication and electrical characterization. The gate, source and drain regions of the MOSFET device will be fabricated using conventional 0.6 microns MOS process.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: Le vocabulaire scientifique européen.
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- sciences naturelles sciences chimiques électrochimie électrolyse
- ingénierie et technologie nanotechnologie nanomatériaux nanocristal
- sciences naturelles sciences physiques électromagnétisme et électronique microélectronique
- sciences naturelles sciences chimiques chimie inorganique métalloïde
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Mots‑clés
Les mots-clés du projet tels qu’indiqués par le coordinateur du projet. À ne pas confondre avec la taxonomie EuroSciVoc (champ scientifique).
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Programme(s)
Programmes de financement pluriannuels qui définissent les priorités de l’UE en matière de recherche et d’innovation.
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Thème(s)
Les appels à propositions sont divisés en thèmes. Un thème définit un sujet ou un domaine spécifique dans le cadre duquel les candidats peuvent soumettre des propositions. La description d’un thème comprend sa portée spécifique et l’impact attendu du projet financé.
Données non disponibles
Les appels à propositions sont divisés en thèmes. Un thème définit un sujet ou un domaine spécifique dans le cadre duquel les candidats peuvent soumettre des propositions. La description d’un thème comprend sa portée spécifique et l’impact attendu du projet financé.
Appel à propositions
Procédure par laquelle les candidats sont invités à soumettre des propositions de projet en vue de bénéficier d’un financement de l’UE.
Données non disponibles
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Régime de financement
Régime de financement (ou «type d’action») à l’intérieur d’un programme présentant des caractéristiques communes. Le régime de financement précise le champ d’application de ce qui est financé, le taux de remboursement, les critères d’évaluation spécifiques pour bénéficier du financement et les formes simplifiées de couverture des coûts, telles que les montants forfaitaires.
Régime de financement (ou «type d’action») à l’intérieur d’un programme présentant des caractéristiques communes. Le régime de financement précise le champ d’application de ce qui est financé, le taux de remboursement, les critères d’évaluation spécifiques pour bénéficier du financement et les formes simplifiées de couverture des coûts, telles que les montants forfaitaires.
Coordinateur
75794 PARIS CEDEX 16
France
Les coûts totaux encourus par l’organisation concernée pour participer au projet, y compris les coûts directs et indirects. Ce montant est un sous-ensemble du budget global du projet.