Mechanische trekspanning kan voor sommige transistoren een nuttig effect hebben, waar de resulterende atomaire spanning de stroomvoerende elektron-gatparen een betere mobiliteit mogelijk maakt. Echter, wanneer die spanning op het hele apparaat wordt uitgeoefend, zoals een populaire benadering via het gebruik van zogenaamde contactetsstoplagen (CESL's), het driftgebied naast het uitgerekte kanaal wordt gecomprimeerd en resulteert in verminderde prestaties.

Een onderzoeksteam in China heeft een nieuwe CESL-methode ontwikkeld die trekspanning introduceert in zowel het kanaal als het driftgebied, het verbeteren van de algehele prestaties door een lage driftweerstand te bieden, hoge afsnijfrequentie en gewenste doorslagkarakteristieken. Hun werk wordt beschreven in een artikel dat deze week in het tijdschrift verschijnt AIP-vooruitgang .

Het team van onderzoekers raakte geïnteresseerd in de methode vanwege werk aan gespannen siliciumtechnieken. Tijdens onderzoek naar gespannen meta-oxide halfgeleider veldeffecttransistoren (MOSFET's), onderzoekers zagen dat de spanning in het bron/afvoergebied omgekeerd was aan de spanning in het kanaalgebied. Op basis van deze observaties, ze begonnen te bestuderen hoe ze dit fenomeen konden gebruiken op een manier die de prestaties zou kunnen verbeteren.

Dit nieuwe onderzoek richtte zich op partiële silicium-op-isolator (PSOI) apparaten die trekspanning introduceren in zowel het kanaal als het driftgebied met behulp van de CESL's. Simulatieresultaten toonden ook aan dat het PSOI-apparaat betere frequentieprestaties en rijvermogen biedt dan ongespannen apparaten.

"Het moeilijkste voor ons was om een ​​lage prijs te vinden, CMOS-compatibele methode voor het toepassen van mechanische spanning, " zei Xiangzhan Wang, van de Universiteit van Elektronische Wetenschap en Technologie van China. "Tijdens het productieproces de wafel buigt als de spanningsfilm (Si3N4) groeit, waardoor een probleem ontstaat bij het vasthouden van de wafer in procesapparatuur."

De resultaten van het experiment, echter, meer vertrouwen dat de nieuwe spanningstechniek niet alleen op kleine apparaten kan worden toegepast, maar ook aan vrij grote apparaten om prestatieverbeteringen op te leveren. Met de resultaten, zelfs het onderzoeksteam was verrast door de mate van verbetering die het hun simulaties opleverde.

"In onze simulatie de volledig door trekkracht belaste PSOI n-type LDMOSFET vertoonde een verbetering van 20-30 procent van de stuurstroom ten opzichte van normale Si LDMOSFET, " zei Wang. "Maar toen we deze stammethode gebruikten met een commercieel Si LDMOS-product, de stuurstroom verdubbelde, wat een stroomtoename van meer dan 100 procent opleverde, dat was nogal verrassend voor ons."

Hoewel dit werk heeft bijgedragen aan het begrip van de gespannen Si-mechanismen, er is nog meer te verbeteren en te begrijpen.

"De volgende onderzoeksrichtingen voor het team zijn om het fabricageproces voor deze apparaten te optimaliseren om betere stabiliteit te verkrijgen en om te proberen dezelfde methode toe te passen op een niet-symmetrisch apparaat zoals een tunnel-FET, ' zei Wang.