Результаты и выводы

Миниатюризация КМОП до и за пределы технологии 22-нм элементов (требуемая физическая длина затвора 9-нм или менее), вероятно, потребует введения нескольких новых материальных и структурных изменений в МОПТ для поддержания роста производительности порядка 17% в год и контроля коротко-канальных эффектов. Материальные изменения будут включать в себя напряженный кремний для n- и р-каналов, а также новые многоуровневые затворы, включающие диэлектрики с высоким k и металлические электроды затвора. Структурные изменения могут включать в себя МОПТ с полностью обедненной КНИ-структурой с один затвором на UTB, возможно с последующим развитием до полностью обедненной двухзатворной структуры с UTB. Достижение требований в производительности конечных элементов для высокопроизводительных устройств в дальнейшем может потребовать наличия каналов, обеспечивающих квази-баллистический транспорт носителей, или очень низкоомные контакты истока/стока, предоставляемые металлическими электродами Шоттки. Материальные и структурные изменения фактически вводятся в передовые производственные технологии и зависят от их готовности к производству и их роли в повышении производительности в ультра-миниатюризированных устройствах. Например, диэлектрики с высоким k могут быть необходимы в 65-нм элементах, чтобы ограничивать затворный ток утечки для устройств LTSP, однако доступная технология металлического затвора с высоким k может быть не готова для производства элементов вплоть до 45-нм. Кроме того, разные производители могут влиять на последовательность внедрения технологии в производство, чтобы следовать конкретным требованиям и стадиям производственной готовности. Описанная последовательность технологических усовершенствований, предложенных в этой статье, заключается в следующем:

✦ Каналы из напряженного-Si

✦ МОПТ с одним затвором и с UTB

✦Металлический электрод затвора (возможна интеграция совместно с диэлектриком с высоким k)

✦Двухзатворный МОПТ с UTB

✦Устройства на баллистическом или квази-баллистическом транспорт носителей

✦Элементы со сниженной краевой (и/или перекрывающей) емкостью

✦Металлический переход исток/сток.

Альтернативная последовательность позволяет вводить каналы из напряженного-Si, следуя за новыми материалами многоуровневых затворов с МОПТ с UNB и одинарного затвора, иногда вводимые после новых многоуровневых затворов. Для высокопроизводительных устройств, миниатюризированных за пределами 65-нм элементов, последовательное введение усилителей производительности является обязательным для поддержания ежегодного темпа прироста производительности в 17%. В случае 22-нм элементов, краевая (и/или перекрывающая) емкость должна быть уменьшена в соответствии с требованиями в отношении скорости выпуска продукции HP и LOP.

Успешная реализация одного или нескольких технологических элементов может потребовать введения двух или более новых технологических модулей одновременно для достижения прогнозируемых результатов в топологической карте. В течение последних нескольких лет, полупроводниковая промышленность, поддерживаемая научно-исследовательскими сообществами, определила и продемонстрировала несколько новых возможностей для достижения данных требуемых целей, чтобы поддерживать исторические темпы миниатюризации КМОП в течение и за пределами ближайших десять лет.

Перевод Д.С. Милахина

Дата добавления: 2015-08-09