{"id":7993,"date":"2023-07-17T15:03:34","date_gmt":"2023-07-17T07:03:34","guid":{"rendered":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/?p=7993"},"modified":"2023-07-17T15:03:42","modified_gmt":"2023-07-17T07:03:42","slug":"greatly-improving-polycrystalline-germanium-transistor-properties","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/greatly-improving-polycrystalline-germanium-transistor-properties\/","title":{"rendered":"Mejora considerablemente las propiedades del transistor de germanio policristalino."},"content":{"rendered":"

Una colaboraci\u00f3n de investigaci\u00f3n ha desarrollado una nueva tecnolog\u00eda de formaci\u00f3n de pel\u00edcula policristalina para lograr una tecnolog\u00eda de apilamiento tridimensional (3D) para circuitos integrados (LSI) a gran escala, mejorando en gran medida el rendimiento de los transistores de germanio (Ge) policristalino tipo N.<\/p>\n

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El Ge policristalino se puede formar a una temperatura m\u00e1s baja (500 \u00b0C o menos) que el silicio policristalino (Si) ampliamente utilizado. Esto permite que los circuitos CMOS se apilen directamente en\u00a0circuitos integrados<\/a>\u00a0sin causar da\u00f1o t\u00e9rmico, lo cual es prometedor como tecnolog\u00eda elemental para 3D-LSI. Adem\u00e1s, la movilidad de los electrones y los huecos en el Ge es mayor que en el Si, por lo que se espera un funcionamiento a alta velocidad y a bajo voltaje. Se requieren transistores tipo N y tipo P para las operaciones de circuitos integrados. Los transistores tipo P de Ge policristalino ya han logrado un rendimiento suficiente que se acerca al de los transistores de Si monocristalinos convencionales. Sin embargo, la corriente impulsora de los transistores de tipo N es 10 veces o m\u00e1s inferior a la de los transistores de Si convencionales, lo que supuso un problema. La tecnolog\u00eda desarrollada aument\u00f3 la corriente impulsora aproximadamente 10 veces m\u00e1s que la de la tecnolog\u00eda convencional, por lo que se espera que la velocidad de funcionamiento de los circuitos integrados de Ge policristalino est\u00e9 en el nivel requerido para el uso pr\u00e1ctico y contribuya a la realizaci\u00f3n de dispositivos 3D-LSI.<\/p>\n

Los detalles de la tecnolog\u00eda desarrollada se anunciaron en la \u201cReuni\u00f3n Internacional de Dispositivos Electr\u00f3nicos 2014\u201d que se celebrar\u00e1 en San Francisco, EE. UU., del 15 al 17 de diciembre de 2014.<\/p>\n

Hoy en d\u00eda, muchas personas disponen de dispositivos inform\u00e1ticos, como tel\u00e9fonos inteligentes y tabletas, y la cantidad de informaci\u00f3n procesada ha aumentado dr\u00e1sticamente. Si bien se desea mejorar a\u00fan m\u00e1s la capacidad de procesamiento de informaci\u00f3n de los dispositivos de TI, la cantidad de energ\u00eda que consumen est\u00e1 aumentando, por lo que proporcionar un consumo de energ\u00eda ultrabajo a estos dispositivos de TI es importante para promover una sociedad que consuma menos energ\u00eda. Si bien hasta ahora se ha logrado un alto rendimiento y un bajo consumo de energ\u00eda de los LSI mediante la miniaturizaci\u00f3n de transistores, una mayor miniaturizaci\u00f3n ha demostrado ser un desaf\u00edo tecnol\u00f3gico y econ\u00f3mico. Mientras tanto, los circuitos integrados 3D en los que se han apilado m\u00faltiples LSI proporcionan no s\u00f3lo una alta integraci\u00f3n y un alto rendimiento sin necesidad de tecnolog\u00eda de miniaturizaci\u00f3n, sino tambi\u00e9n beneficios de ahorro de energ\u00eda al reducir el retraso de los cables. Se ha desarrollado un medio para crear pel\u00edculas delgadas de LSI creadas individualmente y apilarlas, pero es costoso y no mejora suficientemente la densidad del cableado. Por lo tanto, es deseable tener una nueva tecnolog\u00eda 3D-LSI que forme circuitos CMOS para apilarlos continuamente en una capa de cableado de circuitos integrados CMOS y conectarlos a los cables superior e inferior.<\/p>\n

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Figura 1: Proceso para producir un transistor tipo N utilizando el m\u00e9todo FLA de dos pasos<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n
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Junto con Tsutomu Tezuka (especialista en investigaci\u00f3n concentrada espec\u00edfica), Koji Usuda (especialista en investigaci\u00f3n concentrada espec\u00edfica) (ambos actualmente en Toshiba Corporation) y otros del Grupo de Desarrollo CMOS de Nuevos Materiales\/Nuevas Estructuras, el equipo de investigaci\u00f3n colaborativo Green Nanoelectronics Center (GNC) establecido en el Instituto de Investigaci\u00f3n en Nanoelectr\u00f3nica de AIST, a finales de marzo de 2014, hab\u00eda realizado una investigaci\u00f3n colaborativa relacionada con MOSFET de tipo P y tipo N utilizando Ge policristalino (Comunicado de prensa de AIST del 12 de diciembre de 2013). Esta investigaci\u00f3n tuvo como objetivo desarrollar LSI de mayor rendimiento que consuman menos energ\u00eda. A trav\u00e9s de la presente investigaci\u00f3n, se introdujeron nuevos procesos de producci\u00f3n que llevaron al desarrollo de transistores Ge policristalinos de tipo N con un rendimiento a\u00fan mayor.<\/p>\n

Esta investigaci\u00f3n se llev\u00f3 a cabo (a\u00f1os fiscales 2010 a 2013) en GNC con la ayuda del Programa de Financiamiento para I+D Innovadora L\u00edder Mundial en Ciencia y Tecnolog\u00eda de la Sociedad Japonesa para la Promoci\u00f3n de la Ciencia, un sistema dise\u00f1ado por el Consejo de Pol\u00edtica Cient\u00edfica y Tecnol\u00f3gica.<\/p>\n

Una pel\u00edcula de Ge policristalino que forma transistores se forma de la siguiente manera: se forma una capa de \u00f3xido t\u00e9rmico (SiO2) sobre un sustrato de Si, luego se utiliza el m\u00e9todo de proyecci\u00f3n para depositar una pel\u00edcula de Ge amorfa que luego se cristaliza mediante procesamiento t\u00e9rmico utilizando recocido con l\u00e1mpara de flash ( FLA). Cuando esta pel\u00edcula de Ge policristalino se utiliza para formar un transistor, la temperatura utilizada en los procesos posteriores al procesamiento t\u00e9rmico es de un m\u00e1ximo de 350 \u00b0C, sin causar da\u00f1os, incluso si existe un circuito integrado que incluye cables de cobre sobre el sustrato. El prototipo de transistor tiene una estructura de transistor sin uniones con la forma de aleta que se muestra en los diagramas del resumen (diagrama conceptual y diagrama esquem\u00e1tico de estructura). El canal y las partes fuente\/drenaje de un transistor tipo N sin uni\u00f3n deben ser del tipo N. Sin embargo, debido a que el Ge policristalino suele ser de tipo P, fue necesario convertir la capa de Ge policristalino a tipo N, manteniendo la calidad. Para ello, despu\u00e9s del primer procesamiento t\u00e9rmico por el m\u00e9todo FLA, se implantaron impurezas de tipo N (f\u00f3sforo) y se realiz\u00f3 FLA por segunda vez para activar estas impurezas (Fig. 1). Este m\u00e9todo FLA de dos pasos pudo producir una pel\u00edcula de Ge policristalino de tipo N de alta calidad.<\/p>\n

La movilidad del efecto Hall que representa la calidad de la pel\u00edcula de Ge policristalino producida por este m\u00e9todo se muestra en la Fig. 2. Tanto las pel\u00edculas de Ge policristalino de tipo N (electrones) como de tipo P (huecos) ten\u00edan una movilidad que super\u00f3 la de las monocristalinas. Si. Esto muestra que se podr\u00eda crear un transistor con propiedades superiores al Si monocristalino utilizando una pel\u00edcula de Ge policristalino formada mediante el m\u00e9todo desarrollado.<\/p>\n

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Figura 2: Movilidad por efecto Hall del Ge policristalino producido por el m\u00e9todo desarrollado<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n

Se produjo un transistor de Ge policristalino de tipo N sin uniones (longitud de puerta: 70 nm) procesando la pel\u00edcula de Ge policristalino de tipo N descrita anteriormente en forma de aleta y formando adicionalmente una aleaci\u00f3n de n\u00edquel-geranio (aleaci\u00f3n de Ni-Ge) en el regiones de origen y drenaje. Las caracter\u00edsticas de transferencia y salida se muestran en la Fig. 3. El valor de la corriente de drenaje a un voltaje de funcionamiento de 1 V se acerc\u00f3 a casi 120 \u00b5A\/\u00b5m, un valor aproximadamente 10 veces mayor que el valor convencional y equivalente a un MOSFET policristalino de tipo N de Si. de casi el mismo tama\u00f1o. Se cree que el m\u00e9todo FLA de dos pasos mejor\u00f3 la tasa de activaci\u00f3n de las impurezas con respecto al valor convencional, disminuyendo la resistencia parasitaria. La tecnolog\u00eda desarrollada mejor\u00f3 notablemente la velocidad de funcionamiento del transistor tipo N, anteriormente considerado el "cuello de botella" del funcionamiento del circuito integrado de los transistores Ge policristalinos. Los transistores de Si policristalino, que tienden a compararse con los transistores de Ge policristalinos, generalmente tienen un rendimiento peor que los transistores de Si monocristalino. El rendimiento de los transistores Ge policristalinos de tipo P ya supera al de los transistores de Si policristalinos y est\u00e1 a la par con el de los transistores de Si monocristalinos. De este modo, el m\u00e9todo desarrollado avanz\u00f3 mucho hacia la realizaci\u00f3n de circuitos CMOS Ge policristalinos de alto rendimiento.<\/p>\n

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Figura 3: Caracter\u00edsticas de transferencia (izquierda) y caracter\u00edsticas de salida (derecha) del transistor Ge policristalino tipo N desarrollado<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n

En las propiedades de transmisi\u00f3n en la Fig. 3, la corriente en estado apagado es grande, por lo que la relaci\u00f3n encendido\/apagado cuando se aplic\u00f3 1 V fue solo de aproximadamente 10, lo cual fue problem\u00e1tico. Por lo tanto, para reducir la corriente fuera de estado, se introdujo una estructura que proporciona espacios entre los electrodos de Ni-Ge y la compuerta, reduciendo la corriente fuera de estado a 1\/1000 (Fig. 4). Si bien la corriente en estado encendido disminuy\u00f3 ligeramente, se puede esperar una corriente alta en estado encendido y una corriente baja en estado apagado optimizando los espacios entre los electrodos de Ni-Ge y la compuerta.<\/p>\n

Los planes futuros incluyen la formaci\u00f3n de un circuito integrado que combine Ge policristalino tipo P y tipo N.\u00a0transistores<\/a>\u00a0sobre una pel\u00edcula aislante y verificando el funcionamiento del circuito. Otros objetivos incluyen desarrollar un 3D-LSI con Ge policristalino apilado para miniaturizar en gran medida el LSI, aumentar el rendimiento y disminuir el consumo de energ\u00eda.<\/p>\n

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Figura 4: Diagrama esquem\u00e1tico de la estructura del dispositivo mejorado (izquierda) a<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

A research collaborative has developed a new polycrystalline film-forming technology to achieve a three-dimensional (3D) stacking technology for large-scale integrated circuits (LSIs), greatly improving the performance of N-type polycrystalline germanium (Ge) transistors.   Polycrystalline Ge can be formed at a lower temperature (500 \u00b0C or below) than the widely used polycrystalline silicon (Si). This allows<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":7997,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[1],"tags":[],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7993"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=7993"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7993\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":7998,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7993\/revisions\/7998"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/7997"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=7993"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=7993"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=7993"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}