Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
Топ:
Генеалогическое древо Султанов Османской империи: Османские правители, вначале, будучи еще бейлербеями Анатолии, женились на дочерях византийских императоров...
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного...
Методика измерений сопротивления растеканию тока анодного заземления: Анодный заземлитель (анод) – проводник, погруженный в электролитическую среду (грунт, раствор электролита) и подключенный к положительному...
Интересное:
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Как мы говорим и как мы слушаем: общение можно сравнить с огромным зонтиком, под которым скрыто все...
Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей...
Дисциплины:
2020-01-13 | 145 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Методические указания
к проведению практических занятий по дисциплине
«Физика наноразмерных полупроводниковых структур»
Семинар 6
С6. Использование напряженного кремния в МДП-транзисторах и КМОП-структурах
План семинара
С6.1 Введение
С6.2 Механические напряжения в полупроводниках
С6.3 Физический источник повышения подвижности в п -канальных MOПТ
С6.4 Физическое происхождения повышения подвижности в p -канальных МОПТ
С6.5 Способы введения напряжений в область канала МДПТ
С6.5.1 Глобальные двухосные напряжения (деформации, вводимые подложкой)
С6.5.2 Локальные деформации, вводимые в область канала транзистора с помощью технологических процессов
Одноосные напряжения, индуцированные процессом
а) Внедрение сплава SiGe в области истока/стока р-МОПТ и SiC в области истока/стока п-МОПТ
б) Использование напряженных нитридных (SiN) пленок
в) Технология запоминания напряжения (Stress Memorization Technique – SMT
С6.5.3 Влияние ориентации поверхности подложки и направления тянущего поля в канале относительно направления напряжения
С6.6 Передовые методы создания напряжений
Заключение
Литература
Задание на СРС
С6.1 Введение
С начала 90-х до наших дней, основные усилия разработчиков ИС были направлены на увеличение их быстродействия и уменьшения потребляемой мощности. За указанный период основным методом увеличения быстродействия являлось уменьшение длины канала с главным условием сохранить при этом необходимое соотношение токов в канале транзистора в выключенном () и включенном ()состояниях на уровне () / ()~ 0,001. Ухудшение этого параметра при уменьшении возникало в основном в результате короткоканальных эффектов.
|
Быстродействие схемы определяется временем перезарядки емкости
,
где - полная эффективная емкость, включая емкости межсоединений и входные емкости транзисторов, - напряжение питания, - рабочий ток.
Таким образом, для увеличения быстродействия необходимо увеличивать рабочий ток. В свою очередь максимальный рабочий ток (пологая область ВАХ) определяется выражением (3.6.6) (лекция 3) при :
. (С6.1)
В начале эры КМОП потребляемая мощность уменьшалась путем масштабирования размеров транзистора и напряжения питания . Одновременно требовалось уменьшать пороговое напряжение для сохранения величины . Однако, с приближением к 100нм размерам канала масштабирование замедлилось. Одна из причин была связана с увеличением тока транзистора в закрытом состоянии. Из-за увеличения оставался один вариант, чтобы сохранить высокое отношение - увеличить напряжение питания . Этот вариант, однако, недопустим, поскольку приводит к увеличению потребления энергии.
В то же время из формулы (С6.1) следует, что увеличение рабочего тока возможно за счет повышения величины подвижности носителей без масштабирования напряжения.
Существует три метода повышения подвижности: (1) создание механических напряжений в канале транзистора; (2) применение гибридной ориентации подложки; и (3) использование материалов группы III–V или чисто германия в качестве канала.
Заключение
Необходимо, прежде всего, отметить, что за последние годы техника увеличения величины подвижности получила дальнейшее мощное развитие. Примером может служить работа [13], где, используя аддитивность одновременного воздействия различных методов введения напряжения, удалось получить увеличение подвижности дырок на 200%. О таком же удачном сочетании различной техники введения напряжения можно узнать из работы [14]. В этом исследовании разработчики использовали: растягивающие и сжимающие нитридные пленки, внедрение SiGe в области истока/стока, метод запоминания напряжения. И все это на основе КНИ структур. Удалось не только получить увеличение подвижности электронов и дырок вообще, а еще достичь значительного снижения разницы между подвижностью дырок и электронов в КМОП структуре, что очень важно во всех схемотехнических решениях.
|
Полученные результаты в части улучшения параметров МДПТ и КМОП с технологическими нормами 90-65 нм с помощью введения механического напряжения в канал привели к интересному последствию общего характера. Имеется в виду отказ авторов ITRS-2005(2006), при описании (предсказании) параметров очередного поколения полупроводниковых приборов ограничиваться просто указанием технологической нормы. Ранее было ясно, что транзистор 65нм должен быть лучше, чем таковой для 90нм. Теперь, повышение подвижности с применением локальных механических напряжений, использование металлических затворов и диэлектриков с высокой диэлектрической проницаемостью, а также применение КНИ структур, позволяют получить более высокие параметры для транзисторов большего размера. ITRS предлагает не ссылаться только на технологическую норму, а приводить специфические свойства прибора данного этапа масштабирования.
Ярким примером такой тенденции является анонсированная в конце 2007 года 45нм структура КМОП фирмы Intel. В ней практически предполагается использование всех перечисленных новых технологических достижений, которые подробно упоминаютcя в качестве характеристики этого прибора [15].
Из изложенного выше ясно, что локальные механические напряжения, вызывающие деформацию кристаллической решетки полупроводника, приводят к изменению подвижности носителей заряда. При правильном выборе величины, знака и направления этого воздействия можно получить значительное увеличение подвижности носителей заряда в области воздействии напряжения.
Это явление в настоящее время широко используется в технологии МДПТ и КМОП-структур [16,17].
Литература
1. Красников Г.Я. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОП-транзисторов, Москва: Техносфера, 2011.
1. Орликовский А.А. Кремниевая транзисторная наноэлектроника. Известия вузов. Электроника. 2006. № 5. C. 35-44.
2. Skotnicki Т., Monfray S. Materials and MOS device architectures for sub - 32 nm CMOS nodes ICMNE-2997 Oct. 1-5, 2007, Moscow-Zvenigorod, Russian. P. Ll-01.
|
4. Неизвестный И.Г., Гридчин В.А. Использование напряженного кремния в МДП-транзисторах и КМОП-структурах.. Микроэлектроника, 2009, том 38, №2, с.83-98.
5. Smith C.S. Piezoresistance Effect in Germanium and Silicon // Phys. Rev. 1954,V. 94. № 1. P. 4249.
6. 6. Arghani R. et al. Strain Engineering in Non - Volatile Memories. Sem. Intern. April 2006, р.32.
7. Но S. et al. Mechanical stress effect of etch -stop nitride and its impact on deep submicron transistor design. IEDM Tech. Dig. Dec. 2000.
8. Yang Y.S. et al. IEDM Tech. Dig., Dec. 2004. P. 1075-78.
9. Shimitzu A. et al. Local mechanical-stress control (LMC): A new technique for CMOS-performance enhancement. IEDM Tech. Dig. Dec. 2003.
10. Ota K. et al. Novel Locally Strained Technique for Per-formanxe 55nm CMOS. IEDM Tech. Dig. Dec. 2002. P. 27-30.
11. Chen C.H. et al. VLSI Simpos. June. 2004. P. 56-57.
12.. Victor Chan et al. Strain for CMOS performance Improvement IEEE 2005 Custom Integrated Circuits conference.
13. Washington L. et al. p-MOSFET with 200% Mobility Enhancement Induced by Multiple Stressors // IEEE Electron Dev, Lett. June. 2006. V. 27. №
14. Horstmann M. et al. Integration and Optimization of Embedded – SiGe, Compressive and Tensile Stressed Liner Films, and Stress Memorization in Advanced SOI CMOS Technologies // IEDM Tech. Dig. Dec. 2005. Report 5. Session 10.
15. James D. Strained silicon to high-k and metal gate // Sol. St. Tech. Nov. 2007.
16. Sverdlov V. Strain-Induced Effect in Advanced MOSFETs, Springer-Verlag/Vien, 2011.
17. Scotnicki T., Fenouillet-Beranger C., Gallon C. at al. Innovative Materials, Devices, and CMOS Technologies for Low-Power Mobile Multimedia, IEEE Transaction on Electron Devices, 2008, v.55, №1,pp.96-128.
Задание на СРС
1. Ознакомиться с методические указаниями студентам по изучению дисциплины «Физика наноразмерных полупроводниковых структур» (Приложение 2).
2. Для лучшего усвоения материала рекомендуется восстановить в памяти сведения, связанные со строением энергетических зон кремния и понятием эффективной массы электронов и дырок, например, по книгам К.В. Шалимова «Физика полупроводников», (гл.2) или Ю.А. Парменов, «Физика полупроводников», М.: МИЭТ, 2002, с.19-56.
3. Самостоятельно изучить главу IV (стр. 104-111) работы [17] из списка литературы (текст работы взять у преподавателя). Обратить особое внимание на Таблицу 111 (влияние напряжений на подвижность).
[1] - греческая буква «хи»
Методические указания
к проведению практических занятий по дисциплине
«Физика наноразмерных полупроводниковых структур»
Семинар 6
С6. Использование напряженного кремния в МДП-транзисторах и КМОП-структурах
План семинара
С6.1 Введение
|
|
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьшения длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...
Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!