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?
- AUm die Qualität der Grenzfläche zum Silizium zu erhalten und Beweglichkeitsverluste zu unterdrücken
- BUm die Gate-Kapazität zu erhöhen
- 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.