Dielektryk o wysokim k

Wysokiej κ dielektrycznej ( wysokiej κ dielektrycznej ) jest materiałem o wysokiej stałej dielektrycznej k (w stosunku do dwutlenku krzemu ), stosowanych w produkcji półprzewodników składników jako zamiennik zwykle dwutlenek krzemu bramy . Wykorzystanie tego rodzaju materiału jest jedną ze strategii rozwoju umożliwiających miniaturyzację związków w mikroelektronice, w celu dalszego przestrzegania prawa Moore'a .

Potrzeba materiałów o wysokim κ

Dwutlenek krzemu jest od dziesięcioleci stosowany w tranzystorach polowych bramkowych z tlenkiem metalu (MOSFET) jako tlenek bramki ze względu na jego stosunkowo wysoką stałą dielektryczną (dobry izolator) i łatwość produkcji (np. Proste utlenianie powierzchniowej warstwy krzemu , materiał stanowiący podstawową budowę tranzystora). W celu dalszej miniaturyzacji związków elektronicznych, a tym samym jednoczesnego zwiększenia ich wydajności, zmniejszono również wymiary tranzystorów, w tym grubość bramki z dwutlenku krzemu, co jednocześnie zwiększa jej pojemność elektryczną . Jednak poniżej grubości 2 nm prądy upływowe w wyniku efektu tunelowania drastycznie rosną, zwiększając zużycie energii przez element i zmniejszając jego niezawodność. Chodzi o to, aby zastąpić dwutlenek krzemu bramki dielektrykiem o wyższej stałej dielektrycznej κ, materiałem o wysokim κ, umożliwiającym zwiększenie pojemności bramki bez skutków przecieku.

Materiały i procesy

Zastąpienie dwutlenku krzemu innym materiałem komplikuje proces produkcji związku. Dzieje się tak, ponieważ dwutlenek krzemu może być łatwo utworzony przez utlenianie termiczne dolnej warstwy krzemu, tworząc jednolitą warstwę tlenku o wysokiej jakości interfejsie. W związku z tym prace rozwojowe skupiły się na znalezieniu materiału o wysokiej stałej dielektrycznej, który można łatwo zintegrować z procesem produkcyjnym. Innymi kluczowymi punktami są wyrównanie pasma z krzemem , morfologia folii, jej stabilność termiczna, zachowanie dużej ruchliwości nośników w kanale oraz minimalizacja usterek elektrycznych na granicy faz. Materiały, które zwróciły uwagę badaczy, to krzemki hafnu , krzemki cyrkonu , dwutlenek hafnu i dwutlenek cyrkonu osadzane na ogół przez osadzanie warstw atomowych .

Zobacz też

Uwagi i odniesienia

Bibliografia