英飛凌展示新型穿隧式場(chǎng)效應(yīng)晶體管
在2004年12月13～15日于美國(guó)舊金山舉行的2004年IEEE（電子和電氣工程師學(xué)會(huì)）國(guó)際電子器件會(huì)議（IEDM）上,英飛凌科技公司的科學(xué)家宣讀了幾份論文,展示了他們?nèi)〉玫慕艹龀删�。英飛凌和德國(guó)慕尼黑科技大學(xué)共同提出了一種適用于制造低壓數(shù)字和模擬電路的可伸縮性晶體管概念�，F(xiàn)在,人們終于可以將互補(bǔ)穿隧式場(chǎng)效應(yīng)晶體管（TFET）用于標(biāo)準(zhǔn)硅工藝,制造出具備出色靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能的芯片。
慕尼黑科技大學(xué)的Doris Schmitt-Landsiede教授評(píng)論道：“這是將TEFT研究成果轉(zhuǎn)化為工業(yè)應(yīng)用的一個(gè)重要的里程碑�！绷⒆阌谶@一概念,科學(xué)家們開(kāi)發(fā)出了一種新的低功率電路族,顯示出能耗極低的優(yōu)點(diǎn),并證明了TEFT同標(biāo)準(zhǔn)互補(bǔ)金屬氧化半導(dǎo)體（CMOS）工藝及電路設(shè)計(jì)的兼容性�！耙恢北蝗藗冋J(rèn)為是寄生效應(yīng)的量子機(jī)械穿隧效應(yīng)被用于該電路中,”英飛凌公司的工程師Thomas Nirschl解釋說(shuō),他目前正在慕尼黑科技大學(xué)擔(dān)任TEFT項(xiàng)目的主要研究人員。
正如摩耳定律所規(guī)定的一樣,在過(guò)去近四十年的時(shí)間里,微電子技術(shù)的進(jìn)步是以不斷優(yōu)化材料、工藝和流程的成本效益為基礎(chǔ)的。一些領(lǐng)先的半導(dǎo)體廠商,如英飛凌,在縮小芯片尺寸方面不遺余力。然而,正如《國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖》（ITRS）所指出的一樣,將常規(guī)CMOS晶體管變小,對(duì)于45納米工藝（將于2010年采用）以及更加微細(xì)的工藝來(lái)說(shuō)已變得越來(lái)越困難。短通道效應(yīng)在所有的標(biāo)準(zhǔn)金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET）中都是常見(jiàn)的,它表明隨著柵極的長(zhǎng)度減少到接近源極和漏極的耗盡層的寬度時(shí),源擴(kuò)散和漏擴(kuò)散會(huì)一起降低。通過(guò)提高通道區(qū)摻雜,可以降低短通道效應(yīng),但其代價(jià)是電子遷移率降低、速度減慢、發(fā)生電子雪崩擊穿的危險(xiǎn)加大。為了保持對(duì)MOSFET短通道的柵控,柵極介質(zhì)的厚度也必須減小。由于常規(guī)二氧化硅可能發(fā)生穿隧漏電,因此需要采用新材料。如何將這些高-k電介質(zhì)融合在一起,向CMOS工藝提出了一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。在模擬電路中,短通道效應(yīng)會(huì)影響電路可實(shí)現(xiàn)的放大率。因此,在最新一期的《國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)藍(lán)圖》中,有一部分專門(mén)闡述模擬電路,要求其gm/gDS放大系數(shù)大于100。
解決上述問(wèn)題的方案之一就是應(yīng)用量子機(jī)械TEFT。和MOSFET相比,由于工作原理不同,TEFT有可能進(jìn)一步縮小電路的尺寸,并降低電壓。由英飛凌公司和慕尼黑科技大學(xué)共同提出的TEFT結(jié)構(gòu),在通道的源極側(cè)有一個(gè)隧道結(jié)。在不導(dǎo)電的TEFT中,源極和漏極之間有一個(gè)p-n結(jié)二極管,其結(jié)果是極低的漏泄電流。當(dāng)向柵極正向加偏壓,從而形成金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）
