Upload
rosalind-johns
View
236
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Centrum elektronických a elektrotechnických súčiastok novej
generácie
CENG !!!
Elektrotechnický ústav SAV
Katedra experimentálnej fyziky FMFI UK
Katedra fyziky FEI STU
výskum prípravy, vlastností a možností praktického uplatnenia elektronických a elektrotechnických súčiastok a zariadení novej
generácie pre oblasť:
• informačných technológií,
• energetiky a silnoprúdovej elektrotechniky,
• senzoriky, automatizácie a meracej techniky.
Činnosť Centra je zameraná na:
• MOSFET súčiastky s rozmerom v hlbokej sub-mikrometrovej oblasti
• základný element supravodivého kvantového počítača
• extrémne citlivé polovodičové súčiastky pre kvantovú informatiku
Informačné technológie
• Porovnanie materiálov pre hradlo sub-100 nm MOSFET-u.
• Analýza procesu tunelovania v supravodivých Josephsonových spojoch.
• Rozpracovanie AFM nanolitografie.
Časový rozvrh 2005-2006
• K. Frohlich: Materiály pre hradlo sub-100 nm MOSFET-u
• R. Durný: Vlastnosti tenkých vrstiev MgB2 pripravených na roznych substrátoch
• Š. Chromik: Tenké supravodivé vrstvy pre elektroniku
• M. Grajcar: Návrh variabilnej vazby medzi qubitmi
• R. Hlubina: Interferenčné javy pri tunelovaní cez dvojpásove izolanty
• V. Cambel: AFM nanooxidation process – technology for mesoscopic structures < 100 nm
Informačné technológie – prednášky
Materiály pre hradlo sub-100 nm MOSFET-u
International Technology Roadmap for Semiconductors, ITRS
CMOS technológia:
Moorov zákon
• inovácia hradla MOSFET-u
- Náhrada SiO2 materiálmi s vysokou diel. konštantou
- Náhrada poly-Si elektródy kovovou elektródou
CMOS Technology:
Grand Challenge : Moving Beyond the SiO2 Era
MOSFET with strained Si channel MOSFET with 10 nm gate (INTEL)
Vertical double gate MOSFET
MOS FET – basic device of modern electronic
Alternative gate dielectrics
International Technology Roadmap for Semiconductors, 2005 Edition
Metal gates
International Technology Roadmap for Semiconductors, 2005 Edition
Requirements on high- materials
High permittivity
Band offsets
Thermodynamic stability
Interface quality
Low leakge currents
Mobility of carriers in channel
High- materiály pripravované a študované na ElÚ SAV
HfO2, HfSiO2
Al2O3,
Gd2O3, GdScO3
La2O3, LaySiOx
Študované problémy:
Podmienky prípravy metódou MOCVD, dielektrická konštanta, tepelná stabilita, kvalita rozhrania oxid/Si, poruchové náboje v oxide, zvodové prúdy,
Príprava Al2O3 na AlGaN/GaN, InAlN/(In)GaN
Requirements on metal gates
resistivity 300 1 mcm
Work function ~ 4 eV pre NMOS, ~ 5 eV pre PMOS,
Chemical stability with gate dielectric hradla and poly-Si
Compability with CMOS process
Metal gates pripravované a študované na ElÚ SAV
Ru, TaN, TiN
RuO2, SrRuO3, LaScO3
Študované problémy:
Podmienky prípravy metódou MOCVD, efektívna výstupná práca, tepelná stabilita, stabilita v redukčnom prostredí (formovací plyn),
Články publikované v rámci CENG-u
Characterization of rare earth oxides based MOSFET gate stacks prepared by metal-organic chemical vapour deposition, E-MRS 2006, invited.
Properties of Ru/HfxSi1-xOy/Si Metal Oxide Semiconductor Gate Stack Structures
Grown by Atomic Vapor Deposition, J. of the Electrochemical Soc. 153 (2006) F176.
Phase stability of LaSrCoO3 films upon annealing in hydrogen atmosphere. J. Appl. Phys. 100 (2006) 044501.
Thermal Stability of Ru Gate Electrode on HfSiO Dielectric, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 917 (2006) 0917-E05-02.
Určenie pásmového diagramu štruktúry
Ru/HfSiOx/Si
Determination of the Ru work function using slanted dielectric films
0 1 2 3 4-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
m,eff
=4.77 eV
Nox
=-2,3x1011 cm-2
m,eff
=5.35 eV
Nox
=1,03x1011 cm-2
Ru/HfSiOx/Si
FL
AT
BA
ND
VO
LT
AG
E
( V
)
EOT ( nm )
Determination of energy band alignement of MOS structure using XPS
18 9 00
40000
80000
0 min 5 min 7 min 12 min 22 min 62 min
Calibrated with Ru3d5/2 at 280.86 eV
3.924
18.0818.07
Inte
nsi
ty (
a.u
.)
Binding Energy (eV)
18.85
18.37
18.16
18.04
Hf 4f7/2
20 15 10 5 0 -5-200000
0
200000
400000
600000
800000
1000000
1200000
1400000
1600000
1800000
2000000Sample737_2 UPS1 (Z5)
UPS2 (Z8) UPS3 (Z9) UPS4 (Z10) UPS5 (Z11)
Inte
nsity
(a.
u.)
Binding Energy (eV)
XPS: Valence band offsets UPS: work function
Energy loss spectrum: band gap Energy band alignement of the electrode/dielectric interface
Ru/HfSiOx/SiRu
HfSiO
Si
-15 -10 -5 00
2000
4000
-5.5 eV
Cou
nts
Electron Energy Loss (eV)
4.77 eV
5V
1.68 eV
2.7 eV5.5 eV3.1 eV
2.4 eV
EHfSiOx
V
EHfSiOx
C
Evacuum
ESi
C
ESi
V
EF
Ru HfSiOx Si
2.37 eV
Doktorandské práce v rámci CENG-u
Ing. Roman Lupták:
Výskum vlastností materiálov pre pokročilé MOS štruktúry
Ing. Karol Čičo:
Použitie oxidov pre pasiváciu a izoláciu hradla štruktúr HEMT na báze GaN
Ing. Milan Ťapajna:
Charakterizácia elektrofyzikálnych procesov v Si štruktúrach pre tenkovrstvovú CMOS technológiu
R. Stoklas:
Štúdium heteroštruktúr HEMT na báze GaN
Ing. J. Martaus:
Využitie lokálnej anodickej oxidácie v AFM nanolitografii