High Mobility and Quantum Well Transistors: Design and TCAD Simulation

برای چندین دهه ، صنعت نیمه هادی دارای ترانزیستورهای مینیاتوری شده است و باعث افزایش قدرت محاسبات به مصرف کنندگان با کاهش هزینه می شود. با این حال ، کاهش اندازه ترانزیستور دیگر پیشرفت های مشابهی را ارائه نمی دهد. یکی از گزینه های جالب برای بهبود بیشتر خصوصیات ترانزیستور استفاده از مواد با تحرک بالا مانند مواد ژرمانیوم و III-V است. با این حال ، ترانزیستورها برای بهره‌مندی کامل از این مواد جایگزین باید دوباره طراحی شوند. علاوه بر این ، این کتاب نشان می دهد که ترانزیستورهای مبتنی بر چاه کوانتومی می توانند از مزایای این مواد جایگزین استفاده کنند ، زیرا آنها حامل های بار را با استفاده از یک ساختار ناهماهنگ به مواد با تحرک بالا محدود می کنند. طراحی و ساخت یک ساختار ترانزیستور خاص - چاه کوانتومی بدون کاشت SIGE - بحث شده است. آزمایش الکتریکی عملکرد کانال کوتاه قابل توجه را نشان می دهد و نمونه های اولیه با یک فناوری پیشرفته از پلاریس سیلیسن مسطح ، رقابتی هستند. کانال های با تحرک بالا ، ارائه جریان درایو بالا و محاصره ناهمگن ، با فراهم کردن کنترل خوب کانال کوتاه ، یک ترکیب امیدوارکننده برای گره های فناوری آینده ایجاد می کنند.

For many decades, the semiconductor industry has miniaturized transistors, delivering increased computing power to consumers at decreased cost. However, mere transistor downsizing does no longer provide the same improvements. One interesting option to further improve transistor characteristics is to use high mobility materials such as germanium and III-V materials. However, transistors have to be redesigned in order to fully benefit from these alternative materials.

High Mobility and Quantum Well Transistors: Design and TCAD Simulation investigates planar bulk Germanium pFET technology in chapters 2-4, focusing on both the fabrication of such a technology and on the process and electrical TCAD simulation. Furthermore, this book shows that Quantum Well based transistors can leverage the benefits of these alternative materials, since they confine the charge carriers to the high-mobility material using a heterostructure. The design and fabrication of one particular transistor structure - the SiGe Implant-Free Quantum Well pFET – is discussed. Electrical testing shows remarkable short-channel performance and prototypes are found to be competitive with a state-of-the-art planar strained-silicon technology. High mobility channels, providing high drive current, and heterostructure confinement, providing good short-channel control, make a promising combination for future technology nodes.