El uso y la razón de los materiales de High K

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Soy nuevo en los circuitos integrados avanzados, ya que es mi primer curso sobre el tema y hubo una discusión sobre la escala geométrica en el seminario. La discusión continuó con el hecho de que el escalado geométrico tiene sus límites porque después de un cierto tiempo, la corriente de fuga (lectura de tunelización) a través del dieléctrico MOS en la puerta se vuelve lo suficientemente alta como para anular la razón por la que cambiamos de BJT a FET en primer lugar (reducción de consumo de energía al cambiar de una fuente controlada por corriente a una fuente controlada por voltaje). Por lo tanto, inferieron, la industria de los semiconductores comenzó a usar materiales High K. Pero High K simplemente significa un mayor coeficiente dieléctrico. ¿Qué tiene que ver High-K con subyugar la infusión de túneles infundidos? La última vez que aprendí sobre la tunelización, la ecuación de onda de Schrödinger nunca presentó ningún término para constantes di-eléctricas.

    
pregunta ubuntu_noob

1 respuesta

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High-K en sí mismo no hace nada para mitigar la tunelización. Lo que hace es HABILITAR el uso de óxidos de compuerta más gruesos en MOSFET para el mismo (o mejor) desempeño. Un óxido más grueso reduce exponencialmente la corriente de tunelización, como dijiste.

Creo que un punto que lo ayudará a comprender es que la corriente de excitación de un transistor (MOS) es proporcional a la capacitancia del óxido. La ecuación es:

Iout = uCox * W / L (vgs-vt) ^ 2

Cox es la capacitancia de óxido de la unidad del transistor. Hacer que el dieléctrico sea más delgado (mantener el mismo óxido) es una forma de mejorar la corriente de la unidad, y es una parte clave de la escala (reducir la longitud del dispositivo es otra). El problema ocurre (como notó) cuando se adelgaza tanto el óxido que se obtiene mucha corriente de tunelización en la puerta.

La capacitancia entre dos conductores es proporcional a la constante dieléctrica e inversamente proporcional a la distancia entre los conductores. Por lo tanto, para aumentar Cox y aumentar el rendimiento, debe disminuir la distancia entre los conductores (es decir, usar un óxido de compuerta más delgado) o aumentar la constante dieléctrica. Adelgazar el óxido más allá de cierto punto es autolimitante debido a la fuga inducida por la tunelización. Para evitar esto puedes usar un dieléctrico de alto K Tan simple como eso.

    
respondido por el crgrace

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