Paul van Gerven
9 February 2008

Onderzoekers van Imecs 32 nanometer CMos-programma hebben ’significante vooruitgang‘ geboekt bij het opkrikken van CMos-prestaties met hoge-k-materialen. Dat meldden zij vorige week op de International Electron Devices Meeting (IEDM). Ook presenteerden de researchers in Washington een ’uitstekend presenterende‘ Finfet. Imec werkte samen met Elpida, Hynix, Infineon, Intel, Micron, NXP, Qimonda, Panasonic, Samsung, STMicroelectronics, Texas Instruments en TSMC.

Het gebruik van andere materialen dan siliciumdioxide als isolerend laagje in de gatestack is noodzakelijk omdat het laagje te dun wordt. Deze zogenaamde hoge-k-materialen hebben echter het nadeel dat er een hoog drempelvoltage nodig is, wat de performance nadelig beïnvloedt. Dubbele metalen en gates en diëlektrica bieden uitkomst, maar tegen een prijs. De extra noodzakelijke processtappen zijn kostbaar.

Imec houdt het dan ook bij een diëlektrische stack met één metaal. De onderzoekers brachten een cap aan tussen het hafniumgebaseerde diëlektricum en het metaal tantaalcarbide. Dit laagje van dysprosium- en lanthaanoxide (Dy2O3 en La2O3) moduleert de werkfunctie van het metaal zodanig dat het een waarde aanneemt in de buurt van het optimum. De effectieve oxidedikte (effective oxide thickness, EOT) van de cap bracht het team naar beneden door te annealen met een laser.

Voor de Finfet-technologie werkte Imec nauw samen met NXP en TSMC. In deze vinnige transistoren wordt lekstroom in de uit-stand onderdrukt. Finfet-structuren zijn ook compacter dan hun vlakke broertjes. De onderzoekers tippen een met Dy2O3 gecapte Finfet als kandidaat voor 22-nanometerchips. Verder deden zij vergelijkend warenonderzoek voor materiaaldepositiemethodes. Physical Vapor Deposition (PVD) blijkt beter presterend n-Mos op te leveren dan atoomlaagdepositie (ALD). PvG