Toshiba verlengt houdbaarheid bulk-CMos

Onderzoekers van Toshiba houden zich niet alleen bezig met grensverleggende concepten, ze trachten tegelijk de levensduur van doodgewoon CMos te verlengen. De ITRS stelt dat het einde van planair bulk-CMos in zicht komt bij het 22-nanometerknooppunt, maar Toshiba claimt een 22-nanometertransistor ontworpen te hebben die aan bijna alle eisen voldoet. De schakelaar heeft een drivestroom (I_on) van een 790 ampère per micron en een off-stroom (I_off) van 0,01 ampère per micron. De 2003-editie van de internationale chiproadmap vraagt om een iets hogere Ion, maar de verhouding I_on/I_off – een goede prestatie-indicator – overstijgt de ITRS-eis al ruimschoots.

In een ander onderzoek pakten Toshiba-onderzoekers de problematiek op van verlaagde elektronenmobiliteit en drempelspanningvariaties bij schaling onder de 22 nanometer. Een scherpe gradiënt in doteringen verhelpt die problemen, maar eenvoudig is dat niet gebleken, vooral niet voor NMos. Daarom heeft de industrie zijn aandacht verlegd naar silicium-op-isolator-substraten (SOI) en driedimensionale gatestructuren zoals Finfets.

Met een drielaagsstructuur op het oppervlak van het transistorkanaal is dat vooralsnog niet nodig, zegt Toshiba. Leg een relatief zuiver laagje epitaxiaal silicium op een bufferlaag van koolstofgedoteerd silicium op een relatief dikke laag sterk gedoteerd silicium, en je hebt een prima werkende 20-nanometertransistor. De techniek werkt zowel voor NMos als PMos en levert een performanceverbetering van 15 tot 18 procent op vergeleken met een conventionele kanaalstructuur.