Moderne Transistoren (FinFET, GAA)

Warum wird bei High-k/Metal-Gate-Transistoren zwischen Silizium und High-k-Schicht (z. B. Hafniumoxid) häufig eine sehr dünne Schicht aus SiO2 o. Ä. eingefügt?

  1. AUm die Qualität der Grenzfläche zum Silizium zu erhalten und Beweglichkeitsverluste zu unterdrücken
  2. BUm die Gate-Kapazität zu erhöhen
  3. CUm den Widerstand des Metall-Gates zu senken
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Antwort: A. Um die Qualität der Grenzfläche zum Silizium zu erhalten und Beweglichkeitsverluste zu unterdrücken

Wird die High-k-Schicht direkt auf Silizium aufgebracht, sinkt die Kanalbeweglichkeit leicht durch Grenzflächendefekte sowie Ladungen und Gitterschwingungen (Remote-Phononen) in der High-k-Schicht. Daher wird eine Grenzflächenschicht (IL) aus SiO2 o. Ä. mit 0.5 bis 1 nm Dicke eingefügt, um eine gute Grenzfläche zu erhalten. Die Grenzflächenschicht hat jedoch eine niedrige relative Permittivität und macht den größten Teil der EOT aus; der Schlüssel zur Senkung der EOT ist daher, sie so dünn wie möglich zu halten.

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