Håndtering af stress hjælper transistorydelsen

Træk mekanisk spænding kan have en nyttig effekt for nogle transistorer, hvor den resulterende atomare stamme tillader dets strømførende elektron-hul-par bedre mobilitet. Imidlertid, når den stress påføres hele enheden, som er en populær tilgang via brug af det, der kaldes kontaktætsningsstoplag (CESL'er), driftområdet, der støder op til den strakte kanal, komprimeres og resulterer i reduceret ydeevne.

Et forskerhold i Kina har udviklet en ny CESL-metode, der introducerer trækspænding i både kanalen og driftområdet, forbedre den samlede ydeevne ved at tilbyde lav driftmodstand, høj afskæringsfrekvens og ønskelige nedbrydningsegenskaber. Deres arbejde er beskrevet i en artikel, der vises i denne uge i tidsskriftet AIP fremskridt .

Holdet af forskere blev interesseret i metoden på grund af arbejde udført på anstrengte siliciumteknikker. Under forskning i spændte metaoxid-halvlederfelteffekttransistorer (MOSFET'er), forskere så, at spændingen i source/dræn-regionen var omvendt til kanalregionsspændingen. Baseret på disse observationer, de begyndte at studere, hvordan de kunne bruge dette fænomen på en måde, der kunne forbedre ydeevnen.

Denne nye forskning fokuserede på partielle silicium-på-isolator (PSOI) enheder, der introducerer trækspænding i både kanalen og driftområdet ved hjælp af CESL'erne. Simuleringsresultater viste også, at PSOI-enheden tilbyder bedre frekvensydelse og køreegenskaber end uanstrengte enheder.

"Det sværeste for os var at finde en lav pris, CMOS-kompatibel metode til påføring af mekanisk belastning, " sagde Xiangzhan Wang, fra University of Electronic Science and Technology i Kina. "Under fremstillingsprocessen, waferen bøjes, når stressfilmen (Si3N4) vokser, hvilket skaber et problem med at holde waferen i procesudstyr."

Eksperimentresultaterne, imidlertid, øget tillid til, at den nye stammeteknik ikke kun kunne anvendes på små enheder, men også til ret store enheder for at forbedre ydeevnen. Med resultaterne, selv forskerholdet var overrasket over niveauet af forbedringer, det gav deres simuleringer.

"I vores simulering, den fuldt udspændte PSOI n-type LDMOSFET viste en 20-30 procent forbedring af drivstrømmen i forhold til normal Si LDMOSFET, " sagde Wang. "Men da vi brugte denne stammemetode med et kommercielt Si LDMOS-produkt, drivstrømmen blev fordoblet, hvilket gav en strømstigning på mere end 100 procent, hvilket var ret overraskende for os."

Selvom dette arbejde har bidraget til forståelsen af ​​de anstrengte Si-mekanismer, der er stadig mere at forbedre og forstå.

"De næste forskningsretninger for holdet er at optimere fremstillingsprocessen for disse enheder for at opnå bedre stabilitet og at prøve at anvende den samme metode på en ikke-symmetrisk enhed såsom en tunnel FET, " sagde Wang.