Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Напряжённый кремний – это слой кремния, в котором атомы кремния растянуты за пределы их нормального межатомного расстояния. Это достигается путём нанесения слоя кремния на подложку из кремния-германия (SiGe). Поскольку атомы в слое кремния выстраиваются в соответствии с атомами нижележащего слоя кремния-германия (которые расположены несколько дальше друг от друга по сравнению с атомами в объёмном кремниевом кристалле), связи между атомами кремния растягиваются, что и приводит к образованию напряжённого кремния. Увеличение расстояния между этими атомами кремния снижает атомные силы, препятствующие движению электронов через транзисторы, тем самым повышая подвижность, что улучшает производительность чипа и снижает энергопотребление. Эти электроны могут двигаться на 70% быстрее, позволяя транзисторам на напряжённом кремнии переключаться на 35% быстрее. Более поздние разработки включают осаждение напряжённого кремния с использованием металоорганической эпитаксии из паровой фазы (MOVPE) с использованием металлоорганических соединений в качестве исходных материалов, например, источников кремния (силан и дихлоросилан) и источников германия (герман, тетрахлорид германия и изобутилгерман). Другие современные методы создания напряжения включают допирование истока и стока атомами, несоответствующими кристаллической решётке, такими как германий и углерод. Допирование германием до 20% в истоке и стоке P-канального MOSFET вызывает одноосное сжимающее напряжение в канале, увеличивая подвижность дырок. Допирование углеродом всего 0,25% в истоке и стоке N-канального MOSFET вызывает одноосное растягивающее напряжение в канале, увеличивая подвижность электронов. Покрытие NMOS-транзистора слоем нитрида кремния с высокой степенью напряжения – ещё один способ создания одноосного растягивающего напряжения. В отличие от методов создания напряжения на уровне пластины в канальном слое до изготовления MOSFET, вышеупомянутые методы используют напряжение, возникающее непосредственно в процессе изготовления MOSFET, для изменения подвижности носителей заряда в канале транзистора.
Strained silicon is a layer of silicon in which the silicon atoms are stretched beyond their normal interatomic distance. This can be accomplished by putting the layer of silicon over a substrate of silicon–germanium (|auto=1|SiGe). As the atoms in the silicon layer align with the atoms of the underlying silicon germanium layer (which are arranged a little farther apart, with respect to those of a bulk silicon crystal), the links between the silicon atoms become stretched thereby leading to strained silicon. Moving these silicon atoms farther apart reduces the atomic forces that interfere with the movement of electrons through the transistors and thus better mobility, resulting in better chip performance and lower energy consumption. These electrons can move 70% faster allowing strained silicon transistors to switch 35% faster. More recent advances include deposition of strained silicon using metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE) with metalorganics as starting sources, e. g. silicon sources (silane and dichlorosilane) and germanium sources (germane, germanium tetrachloride, and isobutylgermane). More recent methods of inducing strain include doping the source and drain with lattice mismatched atoms such as germanium and carbon. Germanium doping of up to 20% in the P channel MOSFET source and drain causes uniaxial compressive strain in the channel, increasing hole mobility. Carbon doping as low as 0.25% in the N channel MOSFET source and drain causes uniaxial tensile strain in the channel, increasing electron mobility. Covering the NMOS transistor with a highly stressed silicon nitride layer is another way to create uniaxial tensile strain. As opposed to wafer level methods of inducing strain on the channel layer prior to MOSFET fabrication, the aforementioned methods use strain induced during the MOSFET fabrication itself to alter the carrier mobility in the transistor channel.
История
Идея использования германия для создания деформации в кремнии с целью повышения характеристик полевых транзисторов, по-видимому, возникла не позднее 1991 года. В 2000 году в отчете MIT было исследовано теоретическое и экспериментальное значение подвижности дырок в PMOS-устройствах на основе гетероструктур SiGe. В 2003 году сообщалось, что IBM была одним из главных сторонников этой технологии. В 2002 году Intel впервые применила технологию кремния с деформацией в своей серии 90-нм микропроцессоров Pentium X86 в начале 2000-х годов. В 2005 году компания AmberWave подала в суд на Intel, обвинив ее в нарушении патентных прав, связанных с технологией кремния с деформацией.
The idea of using germanium to strain silicon for the purpose of improving field effect transistors appears to go back at least as far as 1991. In 2000, an MIT report investigated theoretical and experimental hole mobility in SiGe heterostructure based PMOS devices. In 2003, IBM was reported to be among primary proponents of the technology. In 2002, Intel had featured strained silicon technology in its 90nm X86 Pentium microprocessors series in early 2000. In 2005 Intel was sued by AmberWave company for alleged patent infringement related to strained silicon technology.