{"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\/fr\/greatly-improving-polycrystalline-germanium-transistor-properties\/","title":{"rendered":"Am\u00e9liore consid\u00e9rablement les propri\u00e9t\u00e9s des transistors en germanium polycristallin"},"content":{"rendered":"

Une collaboration de recherche a d\u00e9velopp\u00e9 une nouvelle technologie de formation de film polycristallin pour obtenir une technologie d'empilement tridimensionnel (3D) pour les circuits int\u00e9gr\u00e9s (LSI) \u00e0 grande \u00e9chelle, am\u00e9liorant consid\u00e9rablement les performances des transistors en germanium (Ge) polycristallins de type N.<\/p>\n

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Le Ge polycristallin peut \u00eatre form\u00e9 \u00e0 une temp\u00e9rature plus basse (500 \u00b0C ou moins) que le silicium polycristallin (Si) largement utilis\u00e9. Cela permet aux circuits CMOS d'\u00eatre directement empil\u00e9s sur\u00a0circuits int\u00e9gr\u00e9s<\/a>\u00a0sans causer de dommages thermiques, ce qui est prometteur en tant que technologie \u00e9l\u00e9mentaire pour le 3D-LSI. De plus, la mobilit\u00e9 des \u00e9lectrons et des trous dans Ge est plus \u00e9lev\u00e9e que dans Si, un fonctionnement \u00e0 grande vitesse et un fonctionnement \u00e0 basse tension sont donc attendus. Des transistors de type N et de type P sont n\u00e9cessaires pour les op\u00e9rations de circuits int\u00e9gr\u00e9s. Les transistors de type P en Ge polycristallin ont d\u00e9j\u00e0 atteint des performances suffisantes, proches de celles des transistors classiques en Si monocristallin. Cependant, le courant de commande des transistors de type N est 10 fois ou plus inf\u00e9rieur \u00e0 celui des transistors Si conventionnels, ce qui posait probl\u00e8me. La technologie d\u00e9velopp\u00e9e a multipli\u00e9 par environ 10 le courant de commande par rapport \u00e0 la technologie conventionnelle, de sorte que la vitesse de fonctionnement des circuits int\u00e9gr\u00e9s en Ge polycristallin devrait \u00eatre au niveau requis pour une utilisation pratique et contribuer \u00e0 la r\u00e9alisation de dispositifs 3D-LSI.<\/p>\n

Les d\u00e9tails de la technologie d\u00e9velopp\u00e9e ont \u00e9t\u00e9 annonc\u00e9s lors du \u00ab 2014 International Electron Device Meeting \u00bb qui se tiendra \u00e0 San Francisco, aux \u00c9tats-Unis, du 15 au 17 d\u00e9cembre 2014.<\/p>\n

De nos jours, de nombreuses personnes poss\u00e8dent des appareils informatiques tels que des smartphones et des tablettes, et la quantit\u00e9 d\u2019informations trait\u00e9es a consid\u00e9rablement augment\u00e9. Bien qu'une am\u00e9lioration suppl\u00e9mentaire de la capacit\u00e9 de traitement de l'information des appareils informatiques soit souhait\u00e9e, la quantit\u00e9 d'\u00e9nergie qu'ils consomment augmente. Il est donc important de fournir \u00e0 ces appareils informatiques une consommation d'\u00e9nergie ultra-faible pour promouvoir une soci\u00e9t\u00e9 qui consomme moins d'\u00e9nergie. M\u00eame si les performances \u00e9lev\u00e9es et la faible consommation d'\u00e9nergie des LSI ont jusqu'\u00e0 pr\u00e9sent \u00e9t\u00e9 obtenues gr\u00e2ce \u00e0 la miniaturisation des transistors, une miniaturisation plus pouss\u00e9e s'est av\u00e9r\u00e9e un d\u00e9fi technologique et \u00e9conomique. Parall\u00e8lement, les circuits int\u00e9gr\u00e9s 3D dans lesquels plusieurs LSI ont \u00e9t\u00e9 empil\u00e9s offrent non seulement une int\u00e9gration \u00e9lev\u00e9e et des performances \u00e9lev\u00e9es sans n\u00e9cessiter de technologie de miniaturisation, mais \u00e9galement des avantages en mati\u00e8re d'\u00e9conomie d'\u00e9nergie en r\u00e9duisant le retard des c\u00e2bles. Un moyen de cr\u00e9er des films minces de LSI cr\u00e9\u00e9s individuellement et de les empiler a \u00e9t\u00e9 d\u00e9velopp\u00e9, mais il est co\u00fbteux et n'am\u00e9liore pas suffisamment la densit\u00e9 de c\u00e2blage. Il est donc souhaitable de disposer d'une nouvelle technologie 3D-LSI qui forme des circuits CMOS de mani\u00e8re \u00e0 les empiler en continu dans une couche de c\u00e2blage de circuits int\u00e9gr\u00e9s CMOS et \u00e0 les connecter aux fils sup\u00e9rieur et inf\u00e9rieur.<\/p>\n

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Figure 1 : Processus de fabrication d'un transistor de type N par la m\u00e9thode FLA en deux \u00e9tapes<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n
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En collaboration avec Tsutomu Tezuka (sp\u00e9cialiste de la recherche concentr\u00e9e sp\u00e9cifi\u00e9e), Koji Usuda (sp\u00e9cialiste de la recherche concentr\u00e9e sp\u00e9cifi\u00e9e) (tous deux actuellement chez Toshiba Corporation) et d'autres membres du groupe de d\u00e9veloppement CMOS de nouveaux mat\u00e9riaux\/nouvelles structures, l'\u00e9quipe de recherche collaborative Green Nanoelectronics Center (GNC) \u00e9tabli au sein de l'Institut de recherche en nano\u00e9lectronique de l'AIST avait, fin mars 2014, men\u00e9 des recherches collaboratives sur les MOSFET de type P et de type N utilisant du Ge polycristallin (communiqu\u00e9 de presse de l'AIST du 12 d\u00e9cembre 2013). Cette recherche visait \u00e0 d\u00e9velopper des LSI plus performants et consommant moins d\u2019\u00e9nergie. Gr\u00e2ce aux recherches actuelles, de nouveaux proc\u00e9d\u00e9s de production ont \u00e9t\u00e9 introduits, conduisant au d\u00e9veloppement de transistors Ge polycristallins de type N offrant des performances encore plus \u00e9lev\u00e9es.<\/p>\n

Cette recherche a \u00e9t\u00e9 men\u00e9e (de 2010 \u00e0 2013) au GNC avec l'aide du programme de financement pour une R&D innovante de pointe en science et technologie de la Soci\u00e9t\u00e9 japonaise pour la promotion de la science, un syst\u00e8me con\u00e7u par le Conseil pour la politique scientifique et technologique.<\/p>\n

Un film de Ge polycristallin formant des transistors est form\u00e9 de la mani\u00e8re suivante : une couche d'oxyde thermique (SiO2) est form\u00e9e sur un substrat de Si, puis la m\u00e9thode de projection est utilis\u00e9e pour d\u00e9poser un film de Ge amorphe qui est ensuite cristallis\u00e9 par traitement thermique utilisant un recuit par lampe flash ( FLORIDE). Lorsque ce film de Ge polycristallin est utilis\u00e9 pour former un transistor, la temp\u00e9rature utilis\u00e9e dans les processus suivant le traitement thermique est au maximum de 350 \u00b0C, sans provoquer de dommages, m\u00eame si un circuit int\u00e9gr\u00e9 comprenant des fils de cuivre existe sur le substrat. Le transistor prototype a une structure de transistor sans jonction avec la forme d'aileron illustr\u00e9e dans les diagrammes du r\u00e9sum\u00e9 (sch\u00e9ma conceptuel et diagramme sch\u00e9matique de la structure). Les parties canal et source\/drain d'un transistor de type N sans jonction doivent toutes \u00eatre de type N. Cependant, comme le Ge polycristallin est g\u00e9n\u00e9ralement de type P, il \u00e9tait n\u00e9cessaire de convertir la couche de Ge polycristallin en type N, tout en conservant la qualit\u00e9. Pour ce faire, apr\u00e8s le premier traitement thermique par la m\u00e9thode FLA, des impuret\u00e9s de type N (phosphore) ont \u00e9t\u00e9 implant\u00e9es, et une seconde fois le FLA a \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9 pour activer ces impuret\u00e9s (Fig. 1). Cette m\u00e9thode FLA en deux \u00e9tapes a permis de produire un film de Ge polycristallin de type N de haute qualit\u00e9.<\/p>\n

La mobilit\u00e9 \u00e0 effet Hall repr\u00e9sentant la qualit\u00e9 du film de Ge polycristallin produit par cette m\u00e9thode est illustr\u00e9e \u00e0 la figure 2. Les films de Ge polycristallins de type N (\u00e9lectrons) et de type P (trous) avaient une mobilit\u00e9 qui d\u00e9passait celle du film de Ge monocristallin. Si. Cela montre qu'un transistor dot\u00e9 de propri\u00e9t\u00e9s sup\u00e9rieures au Si monocristallin pourrait \u00eatre cr\u00e9\u00e9 \u00e0 l'aide d'un film de Ge polycristallin form\u00e9 par la m\u00e9thode d\u00e9velopp\u00e9e.<\/p>\n

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Figure 2 : Mobilit\u00e9 par effet Hall du Ge polycristallin produit par la m\u00e9thode d\u00e9velopp\u00e9e<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n

Un transistor Ge polycristallin de type N sans jonction (longueur de grille\u00a0: 70 nm) a \u00e9t\u00e9 produit en traitant le film de Ge polycristallin de type N d\u00e9crit ci-dessus en une forme d'ailette et en formant en outre un alliage nickel-g\u00e9ranium (alliage Ni-Ge) dans le r\u00e9gions de source et de drain. Les caract\u00e9ristiques de transfert et de sortie sont repr\u00e9sent\u00e9es sur la figure 3. La valeur du courant de drain \u00e0 une tension de fonctionnement de 1 V approchait de pr\u00e8s de 120 \u00b5A\/\u00b5m, une valeur environ 10 fois sup\u00e9rieure \u00e0 la valeur conventionnelle et \u00e9quivalente \u00e0 un MOSFET polycristallin de type Si N. de presque la m\u00eame taille. On pense que la m\u00e9thode FLA en deux \u00e9tapes a am\u00e9lior\u00e9 le taux d\u2019activation des impuret\u00e9s par rapport \u00e0 la valeur conventionnelle, diminuant ainsi la r\u00e9sistance parasitaire. La technologie d\u00e9velopp\u00e9e a consid\u00e9rablement am\u00e9lior\u00e9 la vitesse de fonctionnement du transistor de type N, auparavant consid\u00e9r\u00e9 comme le \u00ab goulot d'\u00e9tranglement \u00bb du fonctionnement des circuits int\u00e9gr\u00e9s de transistors Ge polycristallins. Les transistors en Si polycristallin, qui ont tendance \u00e0 \u00eatre compar\u00e9s aux transistors en Ge polycristallin, ont g\u00e9n\u00e9ralement des performances moins bonnes que les transistors en Si monocristallin. Les performances des transistors Ge polycristallins de type P d\u00e9passent d\u00e9j\u00e0 celles des transistors Si polycristallins et sont comparables \u00e0 celles des transistors Si monocristallins. La m\u00e9thode d\u00e9velopp\u00e9e a ainsi fait de grands progr\u00e8s vers la r\u00e9alisation de circuits CMOS Ge polycristallins hautes performances.<\/p>\n

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Figure 3\u00a0: Caract\u00e9ristiques de transfert (\u00e0 gauche) et caract\u00e9ristiques de sortie (\u00e0 droite) du transistor Ge polycristallin de type N d\u00e9velopp\u00e9<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<\/div>\n

Dans les propri\u00e9t\u00e9s de transmission de la figure 3, le courant \u00e0 l'\u00e9tat bloqu\u00e9 est important, de sorte que le rapport marche\/arr\u00eat lorsque 1 V \u00e9tait appliqu\u00e9 n'\u00e9tait que d'environ 10, ce qui posait probl\u00e8me. Par cons\u00e9quent, afin de r\u00e9duire le courant hors \u00e9tat, une structure pr\u00e9voyant des espaces entre les \u00e9lectrodes Ni-Ge et la grille a \u00e9t\u00e9 introduite, r\u00e9duisant le courant hors \u00e9tat \u00e0 1\/1000 (Fig. 4). Bien que le courant \u00e0 l'\u00e9tat passant ait l\u00e9g\u00e8rement diminu\u00e9, on peut s'attendre \u00e0 un courant \u00e0 l'\u00e9tat passant \u00e9lev\u00e9 et \u00e0 un faible courant \u00e0 l'\u00e9tat bloqu\u00e9 en optimisant les espaces entre les \u00e9lectrodes Ni-Ge et la grille.<\/p>\n

Les projets futurs incluent la formation d'un circuit int\u00e9gr\u00e9 combinant du Ge polycristallin de type P et de type N.\u00a0transistor<\/a>\u00a0sur un film isolant et v\u00e9rifier le fonctionnement du circuit. D'autres objectifs incluent le d\u00e9veloppement d'un 3D-LSI avec du Ge polycristallin empil\u00e9 afin de miniaturiser consid\u00e9rablement le LSI, d'augmenter les performances et de r\u00e9duire la consommation d'\u00e9nergie.<\/p>\n

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Figure 4 : Sch\u00e9ma de principe de la structure du dispositif am\u00e9lior\u00e9 (\u00e0 gauche) 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\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7993"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=7993"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7993\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":7998,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7993\/revisions\/7998"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/7997"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=7993"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=7993"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.huashu-tech.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=7993"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}