KULeuven, IMEs och AITS har utvecklat en epitaxiell process för att integrera germanium-tenn (GeSn) i en MOSFET på kisel. För första gången har man kunnat demonstrera en GeSn pMOSFET av utarmningstyp (depletion) på kisel, vilket är ett viktigt steg mot att kunna tänja materialet för att få ökad mobilitet.

I syfte att förbättra prestanda för nästa generations nedskalade CMOS-kretsar arbetar forskare med möjligheten att lägga in nya material för att få mycket god elektronrörlighet. Bland dem finns GeSn, som är en lovande halvledarkandidat.
Men att växa GeSn på kisel innebär många utmaningar, som begränsad möjlighet att lösa tenn i germanium (0,5 procent), fluktuerande blandningsförhållanden, nedbrytning av tenn och missanpassning i gitterkonstant (4 procent). Det är därför viktigt att komma till en lösning för ge höga prestanda i GeSn-komponenter.
Forskare från KULeuven, imec och AIST har utvecklat en epitaxiell process med stabil fas för att uppnå ultratunna, singelkristallinska GeSn-lager på kiselsubstrat som är tänjbara vilket kan utnyttjas för att ge tänjda Ge-kanaler. Dessutom minskar processen skillnaden mellan indirekt och direkt bandövergång vilket resulterar i ett bandgapsmaterial direkt i grupp IV. Eftersom jämvikt inte krävs möjliggörs en utveckling av GeSn med höga Sn-koncentrationer.
Genom att minska kanaltjockleken med reaktiv jonetsning (RIE) från ungefär 30 till 10 µm förbättrade forskarna till/från-förhållandet med en tiopotens. Dessutom resulterade tömning av hål (hole depletion) i de ultratunna (ca 10 nm) GeSn-lagren på kisel en bra överföringskarakteristik med ett till/från-förhållande av 84. I framtiden kommer forskarna att optimera processen för GeSn MOSFET på kisel för att ytterligare öka kanalmobiliteten.
Fler detaljer om processen kommer att presenteras på konferensen Solid State Devices and Materials ((DM) i Fukuoka, Japan, den 25 september.

Filed under: Utländsk Teknik