Несмотря на то, что конференция IEDM (International Electron Device Meeting) закончилась в Вашингтоне на прошлой неделе, по-прежнему продолжает поступать немало сообщений о различных разработках, представленных в ее ходе. Многие эти сообщения перекликаются с последними новостями, касающимися рыночных перспектив процессоров конкурирующих фирм, к примеру, Intel и AMD, ведь их продукты уже давно оцениваются не только по таким характеристикам, как количество производимых операций за такт, тактовой частоте, объему кэш-памяти, но и по энергопотреблению, размерам кристалла, возможностях масштабирования и другим параметрам, определяющимся технологическими особенностями изготовления. AMD и Intel были одними из первых, кто начал во всеуслышание говорить о технологиях «напряженного» кремния (strained silicon), позволяющих достичь лучших результатов, по крупицам выбрасывая информацию в СМИ.
Поэтому-то Toshiba, которой тоже есть чем поделиться, поспешила высказать свои соображения по поводу напряженного кремния по горячим следам прошедшей IEDM. В частности, Toshiba опубликовала данные о результатах тестирования PMOSFET-транзисторов и особенности технологии создания «напряженного» кремния. По данным Toshiba, прирост тока возбуждения в PMOSFET на «напряженном» кремнии убывает пропорционально уменьшению длины стока, для чего пришлось придумывать хитрую технологию изготовления транзисторов, чтобы продолжать получать пользу от напряженного кремния при уменьшении размеров.
Речь идет о том, чтобы максимизировать прирост тока возбуждения в NMOSFET и PMOSFET транзисторах, для того, чтобы работоспособность КМОП-устройств (CMOS, complimentary metal-oxide-silicon) оставалась на высоком уровне при малом размере. Для исследования свойств были изготовлены CMOSFET-транзисторы с длиной затвора около 40 нм на основе кремний-германиевой технологии (SiGe) в процессе с нормами 65 нм. Было также изготовлено устройство на основе обычного, не напряженного кремния. По экспериментальным данным, подвижность носителей положительного разряда в напряженном кремнии повысилась на 33%, электронов – на 107%. Однако при уменьшении длины стока и истока эта разница уменьшалась и достигала примерно 10% при 2 мкм, а при 240 нм в подвижности носителей между напряженным и обычным полупроводником уже совсем не наблюдалось никакой разницы. Этот эффект исследователи объяснили тем, что упругое напряжение, созданное в полупроводнике внешней структурой и которой он обязан своим названием (напряженный кремний) компенсируется напряжением, созданным изоляторами STI (shallow trench isolations), чье влияние становится значимым при уменьшении длины истока и стока.
Поэтому Toshiba была вынуждена немного модифицировать структуру своего напряженного кремния и (сокрыв точные детали модификаций в тайне) сообщает о достижении тока 380 мкА/мкм (19% улучшение подвижности носителей по сравнению с обычной технологией) для 2 мкм каналов и 390 мкА/мкм (11% улучшение подвижности носителей по сравнению с обычной технологией) для 240-нм каналов. В Toshiba надеются, что подобный подход поможет улучшить характеристики и следующего поколения полупроводниковых чипов, выпускаемых с соблюдением 45-нм норм.