Ang Patuloy na Paghahanap ng Transistor Miniaturization

Sa loob ng mga dekada, ang industriyang semiconductor ay nakasunod sa Kautusang Mooreizers, lumiliit na mga sukat ng transistor upang mag - impake ng mas maraming enerhiya sa mas maliliit na lugar. Ang walang tigil na pag - calking na ito ay nagpangyari sa smartphone, mga gloud server, at AI sensitler na nagbibigay ng kahulugan sa modernong buhay. Gayunman, habang ang mga kawing ng transistor ay papalapit sa antas atom, ang tradisyunal na silicon dioxide (SiO2) na tarangkahan ay patuloy na nagiging dahilan ng mataas na antas ng pagbabago, anupat ang mga materyal na nagbibigay ng pagbabago ay patuloy na pagbabago sa paggawa ng mataas na antas sa mga elementong mekanikal, anupat ang mga materyal na nagdudulot ng pagbabago ay patuloy na pagbabago sa paggawa ng mataas sa mga elementong - antas.

Kung Bakit Mahalaga ang Diylectrics sa mga Transistor

Ang Capacitence at ang Pintuang - daan

Sa isang metal-oxide-semicondor field-coult transistor (MOSFET), ang lot ng tarangkahan ay binubuo ng isang metal na electrode (o makapal na dosped poly calcilicon) na nakahiwalay mula sa semiconductor channel sa pamamagitan ng isang insulasyong layer na dilectric. Ang tarangkahan ay nagsisilbing isang capacitor: ang paglalagay ng isang boltahe ay humihikayat ng isang akto sa silicon sa ilalim. Ang kakayahan na mag-ayos ng enterporya[4][[[[kailangan ng sanggunian] [[kailangan ng sanggunian] [[kailangan ng sanggunian] [[C. Ang ] [[T] [[T] [[T] [[C.[C.[kailangan ng sanggunian] [[C.[C.[C.[C.[C.[C.[C.[C.[C.[[[[[C.[C.[C.[C.[C.[C.[C.[C.[C.[C.[C.[C.[C.[C.[C.[C.[C.[C.

Ang Problema sa Pag - aanak

Kapag ang SiO2 kapal ay bumaba sa ⁇ 1.5 nanometro, ang direktang mga daloy ng tunel ay nagiging hindi malugod na mataas. Ang mga Electron ay maaaring tumawid sa insulador kahit na ang transistor ay dapat na wala, nag-aaksayang lakas at lumilikha ng init. Ang sagot ng industriya ay upang makahanap ng isang materyal na may mas mataas na k na nagkakahalaga ng isang pisikal na mas makapal na film ay maaaring magbigay ng parehong densidad (ET) bilang isang ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ [ ⁇ ] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ [ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

Karaniwang Mataas na mga Diylektric at ang Kanilang mga Wastong Katangian

Mga Pangunahing Materyales

Ang pinakamalawak na tinatanggap na mataas na materyal na calcutan sa modernong lohikang CMOS ay ang hafnium dioxide (Hro2), na may dilectric constant ng mga 20–25, kung ihahambing sa 3.9 para sa SiO2. Ang iba pang kilalang kandidato ay kinabibilangan ng zirconium dioxide (Zro2, k[[FL]]]] sa pag-aasal na 25–30), aluminyo (Al2°NC.[2] [[TL][2][2][T] [[T] [[T] [[T]] [[T]] [[T]]] [[T] [[T]]] [[T] [[T]]]] [[T]] [[T]]] [[T] [[T]] [[T]]] [[T]] [[T]]] [[T]]]] [[C.

Bakit Hindi Basta Gumamit ng Mas Makapal na Makapal na Materyal?

Kung ang isang mababang dislectric ay mas malapot upang bawasan ang pag - alis, ang capacitance drops, at ang transistor ay nawawalan ng kakayahan na mabilis na mag - adjust. Ang mataas na materyales na calcutank ay lumutas sa problemang ito sa pamamagitan ng pagpapanatili ng capacitence habang pinipigil ang pagbutas. Mahalaga rin, maraming mataas na disectrict na mga transiment na ginagamit ang atomikong layer deposition (ALD), isang pamamaraan na nagbibigay ng atomikong kontrol sa cloclevel cloudity sa tatlong terpendimensional transor na mga istrakturang gaya ng FETs at Craven (AAcants) at Cravenclovents.

Mga Hamon sa Paglilipat: Mga Pintuang - daan at Interface ng Metal

Ang Isyu ng Pag - aalsa at Pagtatangka sa Silo

Ang pagpapalit ng SiO2 sa isang mataas na quark diectric ay hindi simpleng drop steed. Ang mga mataas na materyales na calsk ay kadalasang may mas mababang lakas at mas mataas na densidad ng trap states sa interface na may silicon. Ang mga bitag na ito ay maaaring makabihag ng mga current reshing, nabawasang carrier alcleaning, at maaasahang mga problema gaya ng distancy temperure infic (BTI) at panahon na ang andedepend dieslectric breakdown (TDB). Upang makabuo ng mga epektong ito, magpasok ng isang labis na interactectyeuridad (kadalasan o kayat ⁇ ) ang mataas na ⁇ c ⁇ c ⁇ c ⁇ c ⁇ c ⁇ m ⁇ d ⁇ ) at ⁇ . Ang ⁇ ay hindi lamang sa pagitan ng ⁇ , ⁇ , ⁇ c ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

Trabahong Nag - e - enjoy sa Inhinyeriya at sa Metal Gates

Ang mga pintuang-daan ng Poly physilicon ay hindi tugma sa maraming mataas na mga materyales na calculus dahil sa Fermi meltype pindowing at mga epektong pampaubos na nagpapahina sa paggawa.Ang industriya ay nalutas ito sa pamamagitan ng paglipat sa mga tarangkahang metal na may mga gawaing may sakit na tunable. Para sa n ⁇ type at p ⁇ SFET, ang mga iba't ibang metal (e.g., TAl para sa nFET, MoN o TEN para sa pFET) ay napili upang magtakda ng tamang mga stack. Ang mataas na metal (HKlord) sa lahat ng mga prosesong NT, ay hindi na ipinakilala ng mga prosesong NT.

Mga Pamamaraan sa Paggawa ng Manufacturing

Atomic Layer Deposition (ALD)

Ang ALD ang mas gustong paraan ng pagdeposito ng mataas na mga dilectrics ng ALD dahil umaasa ito sa sariling mga reaksiyong replektibo sa ibabaw. Ang isang tipikal na siklo para sa HFO2 ay gumagamit ng mga halip na paglalantad ng mga tetrakis(dimethylamido)hafnium at singaw ng tubig.Ito ay nagbibigay ng isang pelikulang may magkakahanay na sukat sa isang 300 mm ostruwench at sa loob ng mga katangiang malalim na na na na nairerereporma. ALD ay nagbibigay din ng tiyak na kontrol sa komposisyon ng mga komposisyon ng pelikula, na ⁇ [0 ⁇ ][T.[T][0 ⁇ ][T.

Pag - aayos ng Katayuan sa Bahay - Bata Pagkatapos ng Post.

Pagkatapos ng ALD, ang isang mataas na anneationalature anneality (karaniwan sa isang inert oclusion tulad ng N2 o cong gas) ay ginagamit upang i-cretified ang film, bawasan ang mga diperensiyang depinity, at pagbutihin ang kristal na yugto ng Hfo2 ay malakas na nakakaimpluwensiya sa NTitivity nito: ang monoclinic phase (karaniwang pagkatapos ng pagdeposito) ay may [[FLLT:0]k[FLT:[FLLT:1] ⁇ ; ang tegon o ⁇ F ⁇ F ⁇ ] ⁇ −−−−−−−T.

Mga Mekanismong Katanggap - tanggap at Pagwawalang - Bahala

Di - nagbabago ang Pag - init ng Panahon (BTI)

Sa ilalim ng matagal na volfy stress, ang pagsilo sa mataas na layer ng charge ay nagiging sanhi ng unti - unting paglipat ng boltahe ng pinto. Ito ay lalo nang matindi sa mga kagamitan ng pMOS sa ilalim ng negatibong pagkiling (NBTI). Ang mataas na densidad ng mga bitag na presyexist sa Hfo2 na nauugnay sa SiO2 ay gumagawa sa BTI na isang mahalagang pagkabahala.

Oras GREEPEPSPEDEDdent Dilectric Destruction (TDDB)

Sa mataas na mga salansan ng mga fossil, ang pagkasira ay nagpapatuloy sa pagbuo ng mga landas ng percolation sa parehong mataas na mga suson ng calcutank at interfacial. Ang mga modelong analog na gaya ng distribution ng Weibull ay ginagamit upang hulaan ang mga antas ng pagkabigo, at ang proseso ay nagpapabuti sa pagiging tamang - tama ng proporsiyon ng dual layer na peribolve ay nagpapalawig ng mga gilid ng pagkamaaasahan.

Mga Tagubilin sa Hinaharap: Hindi Lamang sa Kombensiyon, Mataas na Prepektura

Ferroelectric HFO2 at Negatibong Pag - iingat

Ang isang hindi inaasahang pagkakatuklas sa 2010s ay ang ilang mga spesipikong stature ng Hfo2 (orkohenetiko) ay nagpapakita ng ferroelektrikong entidad. Ito ay nagbubukas ng pinto sa negatibong mga transisyon ng capacitence, kung saan ang ferroelectric switching ay maaaring magpataas sa fretelectric value at kaya ang sub-inthe Boltzmann stance (ang mga transistenture ng Boltzmann). Ferroelecric HfO2 ay aktibong ginagamit na sa ferroelectronic vactectronic compostectecturesic recesic memory (ang Ingles, ang mga appropetified at compositions.

Mataas na Dekadong Nasa 2D na Materyales

Dalawang phydimensional semiconductors tulad ng MoS2 at WS2 ay nag-aalok ng sukdulang channel na pagnipis (isang atomikong layer) at nangangakong patuloy na umaabot sa hangganan ng siliconimen. Gayunpaman, ang pag-deposito ng isang mataas na phystokrctric sa isang 2D na ibabaw nang hindi pinipinsala ang maselan na layer o paglikha ng napakaraming interface traps ay nananatiling isang hamon.Ang kamakailang trabaho gamit ang seed ALD at molekular callider deposition (MLD) ay nagpapakita ng pagsulong, at ang kombinasyon ng 2D na may mataas na mga interfacanced na may mga interfactor sa mga gaytors sa mga ads na mga ads na administs para sa mga elements para sa mga elements para sa mga elements.

Mga Alternatibong Matataas na Kandidatura ng Determetro

Ang mga materyal tulad ng LaLuO3, AlScN, at BaTio3 ay sinusuri para sa kanilang labis na mga epicial permittivities o mga katangiang nobela. para sa lohika, ang pangunahing tunguhin ay itulak ang EOT sa ibaba ng 0.5 nm habang pinananatili ang tulo sa loob ng katanggap-tanggap na hangganan.k ngunit isa ring sapat na malaking puwang (>5 eV) at combinbilidad sa CMOs.

Pagsasaayos

Ang mataas na volectrics ay hindi lamang isang incremental na pagsulong; ang mga ito ay isang pundamental na tagakontrol ng modernong semiconductor technology. Sa pagpapalit ng SiO2 sa mga materyales na gaya ng hafnium dioxide at zirconium dioxide, ang industriya ay patuloy na lumiliit ang mga transistor habang kinokontrol ang mga tagascapt at pinananatili ang pagsasagawa. Ang matagumpay na pagsasama ng high currclectric na disctrics sa mga metal gateways[[[C] ay naging ang ⁇ C.[[3] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[T] [[C] [[T] [[T] [[C] [[T] [[C] [[C] [[C] Ang matagumpay na may mataas na naka-C] [[C.[C.