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En el horizonte de la era nanoelectrónica

De las comunicaciones móviles y los ordenadores al área aerospacial, el tratamiento de información está en manos de la microelectrónica. Apremiado por el recrudecimiento de la competitividad en este sector, el mercado se ha concentrado en varios elementos clave de la microelectrónica, tales como el bajo coste, elevada densidad de empaquetado e incremento de los resultados de frecuencia y ruido. Con esto en mente, el proyecto SIGMUND trabajó en el desarrollo de n-MOSFET utilizando sustratos virtuales con delgados (por debajo de 100 nm) separadores de SiGe con relajación de tensión.

Economía digital

Impulsado por las tendencias vigentes en materia de microelectrónica, el desarrollo de transistores de efecto de campo con heteroestructura basados en silicio resulta necesario por el incremento de movilidad de portadores. Siendo así, y máxime para el SiGe sometido a tensión (o Si sometido a tensión con SiGe relajado) en el canal de transistores MOS, el incremento de movilidad mejora la velocidad de conmutación. El proyecto SIGMUND se ha planteado el reto de optimar los transistores n-MOSFET (transistores de efecto de campo de material semiconductor de óxido metálico) en capas de amortiguación relajadas para aplicaciones de tecnología nMOS. Al requerir los n-FET con heteroestructura delgadas capas de amortiguación de relajación de tensión, el proyecto culminó con el desarrollo de n-MOSFET muy finos (por debajo de 100 nm) basados en SiGe sometido a tensión con un 35 por ciento y un 50 por ciento de Ge. El proyecto se sustentó en un buen número de estudios. Valgan como ejemplo los de caracterización de separadores de relajación de tensión mediante microscopia de fuerza atómica, difracción de rayos X, espectroscopia Raman, simulaciones, microscopia óptica de contraste Nomarski antes y después del atacado químico, y microscopia electrónica por transmisión. Todos los estudios abundaron en el sentido de la superioridad de los MOSFET de SiGe con heteroestructura respecto a los FET tradicionales. De modo que, los MOSFET de SiGe de SIGMUND muestran elevados grados de relajación y alisado superficial, debidos sobre todo a una fase de crecimiento a muy baja temperatura y a agentes tensoactivos de Sb. Con el propósito de llevar los resultados ya obtenidos hasta otro nivel superior, se analizó el impacto de las condiciones de composición y crecimiento de capas en el grado de relajación, morfología superficial y formación de defectos. Todo ello sin olvidar que el proceso de desarrollo es tan sencillo que facilita la aplicación a escala industrial. La eficacia óptima del dispositivo y del transporte de portadores fue objeto de extensas investigaciones, midiéndose la tensión de las capas, el tamaño del cuanto y las dimensiones del dispositivo. Además, las extensas simulaciones físicas emprendidas ayudaron a especificar las configuraciones óptimas de capas a efectos de crecimiento de la movilidad y de mando por corriente. Los resultados de la caracterización del dispositivo en cuanto a temperatura (entre 50 K y 300 K) servirán de información de antecedentes para optimar dispositivos de modelos eléctricos y para aplicaciones prospectivas en simulaciones predictivas de circuitos. Asimismo, se efectuó una dilatada caracterización, desprendiéndose del especial énfasis puesto en mediciones de alta frecuencia un gran potencial de uso en aplicaciones espaciales (criotemperaturas). No sólo eso, sino que se confía en que potenciando el nivel de resultados se ampliará a las microondas la tecnología de silicio.

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