• Главная
  • rss-лента сайта solo-project.com


Нанотранзистор

Нанотранзистор
При достижении размера элементов около 100 нм произойдет смена доминирующей в настоящее время КМОП-технологии и традиционные МДП-транзисторы уступят место новым видам активных устройств - приборам наноэлектроники. Специалисты считают, что это произойдет в ближайшее время. Пока же «парк» пригодных для производства наноэлектронных приборов невелик, несмотря на огромный объем проводимых исследовательских работ.

В последнее время большое внимание уделяется разработке перспективной модификации нанотранзистора. Напомним, транзистор - это элементарный прибор, способный находиться в одном из двух состояний: «включен» (когда он пропускает электрический ток) и «выключен» (когда не пропускает). Упрощенные схемы двух модификаций транзисторов представлены на рис. 2.8. Переключение транзистора осуществляется с помощью отделенного слоем диэлектрика 1 затвора 2, на который подается управляющий электрический сигнал.

В конце 2001 г. демонстрировался транзистор с частотой переключения 1 ТГц, который в ближайшем будущем значительно повысит быстродействие процессоров. В этом терагерцовом транзисторе в качестве материала затвора выбран диоксид циркония, один молекулярный слой которого уменьшает ток утечки в 10 000 раз по сравнению с затвором (толщиной в 3 молекулярных слоя) из традиционного материала - двуокиси кремния. Такой транзистор позволяет снизить рабочее напряжение и, следовательно, уменьшить теплоотдачу микросхем, которая в последних модификациях процессоров весьма существенна, а снижение ее довольно сложная проблема.

Особенность терагерцевого транзистора заключается в том, что его элементы наносятся не непосредственно на кремниевую подложку 3, а на дополнительный слой диэлектрика 4 (см. рис. 2.8). Кроме того, основные элементы транзистора располагаются на сверхтонком слое кремния 5, благодаря которому возрастает электрический ток при переключении транзистора, что и позволяет значительно повысить рабочую частоту.


В последние годы разрабатываются модификации нанотранзистора со МДП-структурой, в которых в качестве исходной используется КНИ-структура. Технологический процесс изготовления элементов такого нанотранзистора включает ряд последовательных операций (рис. 2.9). Вначале поверхностный окисленный слой кремния доводится до заданной толщины (обычно 50-100 нм), определяющей толщину транзистора (а). Затем наносится маскирующий слой толщиной 100 нм и проводится электронно-лучевая литография и травление (б). В результате получается вытянутый кремниевый островок шириной от 30 до 150 нм в зависимости от требуемой длины канала. Потом формируются области стока и истока (в) на осажденном на КНИ-структуру сплошном поликристалли- ческом слое SiGe толщиной 100 нм, на которой выращивается пленка маскирующего низкотемпературного материала толщиной 300 нм. С помощью электронной литографии и плазменного травления расстояние между областями стока и истока доводится до заданного размера с высокой точностью (г). Затем осаждается и подвергается анизотропному травлению слой нитрида кремния (д), толщина которого равна длине канала транзистора. И, наконец, создается затвор (е). Для чего вначале выращивается пленка двуокиси кремния толщиной 15 нм, задается форма под- затворного диэлектрика толщиной 2,5 нм, наносится и стравливается слой поликристаллического материала SiGe.


Основные характеристики логической схемы на МДП-транзисторе: длина канала - 10 нм; ширина канала - 50 нм; ток насыщения - 700 мкА/мкм; площадь транзистора - 2*10-10 см2; плотность упаковки в схеме - 5*109 транзисторов на 1 см2; максимальная рабочая частота, ограниченная временем транспорта носителей через канал, - 1,5*1012Гц.

Начало развития вычислительных средств

Для облегчения физического труда еще с древних времен использовались разнообразные приспособления, механизмы и машины...

читать далее

Первый транзистор

В результате многочисленных экспериментов удалось изготовить образец, включающий границу перехода между двумя типами...

читать далее

В результате развития метода молекулярно-пучковой эпитаксии (МПЭ) разработаны технологии МПЭ с газовыми источниками...

читать далее