高性能锗量子阱场效应晶体管:低功耗(0.5V)III-V CMOS技术的P通道选项

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"这篇文档是关于使用锗作为p通道量子阱场效应晶体管(QWFET)的研究,作为低功耗(Vcc=0.5V)III-V CMOS架构的一种选择。研究中展示了具有14.5 Å栅氧化层厚度和770 cm²/V·s载流子迁移率的锗p通道QWFET,这在5x10¹² cm⁻²的电荷密度下(在0.5V工作电压下最先进的硅晶体管通道)表现卓越。对于小于40 Å的薄栅氧化层,这是迄今为止报道的锗器件中最高的空穴迁移率,比最先进的应变硅高出4倍。QWFET架构通过引入双轴应变并消除掺杂剂杂质散射来实现高迁移率。采用硅帽和低界面态密度的晶体管工艺实现了薄栅氧化层。同时,通过磷结层抑制SiGe缓冲层中的并联导电,从而允许健康的亚阈值行为。" 文章详细讨论了使用锗作为半导体材料在构建高性能p通道量子阱场效应晶体管(QWFET)上的潜力。锗作为一种半导体元素,因其特殊的化学和物理特性,如与氧气和氢气的反应性、在特定温度下的氧化行为以及与同族元素类似的化学性质,使其在半导体领域具有重要应用。在本文档中,研究人员着重强调了锗在低功耗电路设计中的作用,特别是在0.5V工作电压下的III-V CMOS架构。 锗p通道QWFET的设计利用了双轴应变技术,这种技术可以显著提高载流子(在这种情况下为空穴)的迁移率。迁移率的提高意味着电子在材料中移动更快,因此晶体管的开关性能更优,能效更高。此外,通过采用薄的栅氧化层(14.5 Å),研究人员能够实现前所未有的高迁移率,这是由于减少了掺杂剂杂质对电子运动的干扰。值得注意的是,这种薄栅氧化层的实现依赖于先进的工艺技术,包括硅帽和低界面态密度的晶体管制造过程。 为了优化设备性能,研究者还通过磷结层解决了SiGe缓冲层中的并联导电问题。这一创新措施有助于防止不必要的电流泄露,进一步改善了晶体管的亚阈值行为,这对于低功耗电路至关重要。整体而言,这些研究成果为发展高效、低功耗的锗基半导体设备提供了新的方向和可能,尤其是在未来的微电子和纳米电子学领域。