Презентация гетероструктуры на основе SiGe…

В течение последних десятилетий гетероструктуры Si / SixGe1-х превратились в жизнеспособную систему для КМОП-технологии с промышленным производством интегральных схем на основе SiGe HBT. Их использование поощрялось из-за минимальных дополнительных затрат на CMOS и очень простой конструкции с узким базовым слоем Si1-xGex, вставленным в процесс изготовления биполярного BiCMOS. Однако, даже если эта технология сейчас достаточно развита, характеристики устройств, получаемые на производственных линиях, намного ниже, чем у исследовательских устройств. Этот результат был приписан высокому тепловому балансу, используемому в существующем производстве КМОП, который, как предполагается, оказывает серьезное пагубное влияние на релаксацию деформации (зарождение дислокаций или перемешивание на границе Si / Si1-xGex), перераспределение примеси и кластеризацию Ge. Все эти явления, как известно, ухудшают электрические свойства транзисторов.

В течение последних десятилетий гетероструктуры Si / SixGe1-х превратились в жизнеспособную систему для КМОП-технологии с промышленным производством интегральных схем на основе SiGe HBT. Их использование поощрялось из-за минимальных дополнительных затрат на CMOS и очень простой конструкции с узким базовым слоем Si1-xGex, вставленным в процесс изготовления биполярного BiCMOS. Однако, даже если эта технология сейчас достаточно развита, характеристики устройств, получаемые на производственных линиях, намного ниже, чем у исследовательских устройств. Этот результат был приписан высокому тепловому балансу, используемому в существующем производстве КМОП, который, как предполагается, оказывает серьезное пагубное влияние на релаксацию деформации (зарождение дислокаций или перемешивание на границе Si / Si1-xGex), перераспределение примеси и кластеризацию Ge. Все эти явления, как известно, ухудшают электрические свойства транзисторов.

Недавние исследования гетероструктур Si1-xGex также сосредоточены на других привлекательных устройствах, таких как МОП-транзисторы типа p Si1-xGex , поскольку p-каналы представляют собой пока главный ограничивающий фактор в характеристиках CMOS. Действительно, подвижность Si1-xGex p-MOSFET составляет всего лишь на 20% больше, чем у обычных транзисторов. Это объясняется параллельной проводимостью из-за небольшого смещения полосы каналов Si1-xGex с низким содержанием Ge. Дальнейшие улучшения будут зависеть от увеличения содержания Ge для увеличения смещения полосы. Ожидается, что это приведет к более сильному переносу и удержанию носителей, предотвращая параллельную проводимость. Однако здесь возникают серьезные проблемы, поскольку при большом содержании Ge как критическая толщина зарождения дислокаций (hcr), так и критическая толщина перехода роста 2D – 3D (hSK) очень низки.

Наиболее впечатляющие характеристики устройств на базе Si1-xGex были зарегистрированы для Модулирующий легированный полевой транзистор (MODFET), выращенный на виртуальных подложках (полностью релаксированных сетью дислокаций несоответствия), дает более быстрые транзисторы, чем любой другой p-канальный транзистор в литературе. Несмотря на достигнутую высокую подвижность, общий успех Si1-xGex MODFET до сих пор был ограничен из-за высокой плотности дислокаций и плохой морфологии поверхности (штриховкой), которые ухудшают дальнейшую обработку структур. По этой причине новые структуры MODFET n-типа и p-типа были недавно реализованы на подложках SGOI (кремний-германий на изоляторе), так что корпус полностью истощен, что значительно улучшило характеристики радиочастоты (RF). Наконец, в будущем должны быть разработаны альтернативные пути к технологии CMOS для размеров элементов, приближающихся к 20 нм. Новое поколение нанометрических устройств должно быть найдено до этого предельного срока, чтобы сохранить текущую тенденцию к масштабированию после традиционного подхода CMOS. По этой причине в последнее время в литературе появилось много сообщений о новых концепциях квантовых устройств.
Однако основные узкие места этих новых устройств зависят от морфологии, состава и самосборки одномерных и нулевых наноструктур (например, для памяти нанокристаллов), контроля и уменьшения пространственного распределения легирующих примесей в высоколегированных квантовых системах (например, резонансный туннельный диод и SGOI-MODFET), изготовление виртуальных подложек (например, лазерный каскад). Как следствие, для большинства существующих или будущих устройств улучшение характеристик устройств в основном зависит от лучшего понимания (и контроля) фундаментальных процессов роста (контроль и регулировка деформации, состав и морфология, а также включение примесей).
Спасибо за внимание!