Nieuws: Microelectronics
5 juni 2023
Micro/nanotechnologie R&D-centrum CEA-Leti uit Grenoble, Frankrijk heeft aangetoond dat elektronen en andere ladingsdragers sneller kunnen bewegen in germaniumtin dan in silicium of germanium, waardoor lagere bedrijfsspanningen en kleinere voetafdrukken mogelijk zijn in verticale apparaten dan in vlakke apparaten. Deze proof-of-concept betekent dat verticale transistors gemaakt van germaniumtin veelbelovende kandidaten zijn voor toekomstige low-power, high-performance chips en mogelijk kwantumcomputers.
Germanium-tin-transistors hebben een elektronenmobiliteit die 2.5 keer hoger is dan een vergelijkbare transistor van puur germanium. GeSn is verder compatibel met bestaande fabricageprocessen voor CMOS-chips. Omdat germanium en tin beide uit dezelfde groep van het periodiek systeem komen als silicium, zouden deze transistors direct kunnen worden geïntegreerd in conventionele siliciumchips met bestaande productielijnen.
De krant 'Verticale GeSn Nanowire MOSFET's voor CMOS Beyond Silicon' (Mingshan Liu e.a., Natuurcommunicatietechniek deel 2, artikelnummer 7 (2023)) merkt op dat “GeSn-legeringen een afstembare energiebandgap bieden door het Sn-gehalte en instelbare bandoffsets in epitaxiale heterostructuren te variëren met Ge en SiGe. Een recent rapport heeft zelfs aangetoond dat het gebruik van Ge0.92Sn0.08 als bron bovenop Ge-nanodraden (NW's) verbetert de p-MOSFET-prestaties."
"Naast hun ongekende elektro-optische eigenschappen, is een groot voordeel van GeSn-binaries ook dat ze kunnen worden gekweekt in dezelfde epitaxiereactoren als Si- en SiGe-legeringen, waardoor een all-groep IV opto-elektronisch halfgeleiderplatform mogelijk wordt dat monolithisch kan worden geïntegreerd op silicium', voegt de krant eraan toe.
Dat projectonderzoek omvatte bijdragen van verschillende organisaties naast CEA-Leti, die de epitaxiale stapels leverde. Epitaxie wordt uitgevoerd op een zeer geordend sjabloon, een siliciumsubstraat, met een zeer precieze kristalstructuur. Door het materiaal te veranderen, dupliceerde CEA-Leti zijn kristallijne diamantstructuur in de lagen waarop het groeide.
Epitaxie wordt uitgevoerd bij lage temperatuur in een reactor voor chemische dampafzetting (CVD), merkt Jean-Michel Hartmann op, een CEA Fellow, leider van de werkgroep over IV-epitaxie bij CEA-Leti, en wetenschappelijk directeur van de SSURF-afdeling.
Epitaxiale laagafzetting van dit soort stapel is een complexe stap in een processtroom die cilinders met een patroon en conforme poortstapelafzetting vereist. CEA-Leti beweert wereldwijd een van de weinige RTO's (onderzoeks- en technologieorganisaties) te zijn die dergelijke complexe in-situ-gedoteerde Ge/GeSn-stapels kunnen deponeren.
"De samenwerking toonde het potentieel aan van GeSn met lage bandgap voor geavanceerde transistors met interessante elektrische eigenschappen, zoals hoge draaggolfmobiliteiten in het kanaal, lage bedrijfsspanningen en een kleinere voetafdruk", zegt Hartmann, een co-auteur van het artikel. “Industrialisatie is nog ver weg. We gaan verder met de stand van de techniek en tonen het potentieel van germaniumtin als kanaalmateriaal.”
Het werk omvatte ook wetenschappers van ForschungsZentrum Jülich in Duitsland; de Universiteit van Leeds in het VK; IHP- Innovations for High Performance Microelectronics in Frankfurt (Oder) en RWTH Aachen University in Duitsland.
- Hartmann ontving de Electronics and Photonics Division Award op de recente Electrochemical Society-conferentie in Boston, MA, VS. Als honoree presenteerde Hartmann op 30 mei een paper 'Epitaxie van groep-IV halfgeleiders voor nano-elektronica en opto-elektronica' over hoe epitaxie goed kan worden gebruikt om de eigenschappen van apparaten te verbeteren. Hartmanns onderzoek richt zich op de chemische dampafzetting onder verlaagde druk (RP-CVD) van groep-IV halfgeleiders voor nano-elektronica en opto-elektronica.
GeSn VCSE-pindiodes gebonden op 200 mm siliciumwafels
www.nature.com/articles/s44172/023-00059-2
- Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
- PlatoAiStream. Web3 gegevensintelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
- De toekomst slaan met Adryenn Ashley. Toegang hier.
- Koop en verkoop aandelen in PRE-IPO-bedrijven met PREIPO®. Toegang hier.
- Bron: https://www.semiconductor-today.com/news_items/2023/jun/cea-leti-050623.shtml
