السيليكون المشدود

📅 آخر تحديث: ٢٢ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٢ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
السيليكون المشدود

السيليكون المُجهد هو طبقة من السيليكون تتمدد فيها ذرات السيليكون لتتجاوز المسافة الطبيعية بينها. [ 1 ] ويمكن تحقيق ذلك بوضع طبقة السيليكون فوق ركيزة من السيليكون-الجرمانيوم ( SiGe ) . عندما تصطف ذرات طبقة السيليكون مع ذرات طبقة السيليكون-الجرمانيوم الأساسية (المتباعدة قليلاً عن ذرات بلورة السيليكون الصلبة)، تتمدد الروابط بين ذرات السيليكون، مما يؤدي إلى تكوين السيليكون المُجهد. يؤدي تباعد ذرات السيليكون هذه إلى تقليل القوى الذرية التي تعيق حركة الإلكترونات عبر الترانزستورات، وبالتالي تحسين حركتها ، مما ينتج عنه أداء أفضل للشريحة واستهلاك أقل للطاقة. يمكن لهذه الإلكترونات أن تتحرك أسرع بنسبة 70%، مما يسمح لترانزستورات السيليكون المُجهد بالتبديل أسرع بنسبة 35%.

وتشمل التطورات الحديثة ترسيب السيليكون المجهد باستخدام الترسيب الكيميائي للبخار العضوي المعدني ( MOVPE ) مع المواد العضوية المعدنية كمصادر أولية، على سبيل المثال مصادر السيليكون ( السيليان وثنائي كلورو السيليان ) ومصادر الجرمانيوم ( الجرمانيوم ، ورباعي كلوريد الجرمانيوم ، وأيزوبوتيل جيرمان ).

تشمل الطرق الحديثة لإحداث الإجهاد تطعيم المصدر والمصب بذرات غير متطابقة في الشبكة البلورية ، مثل الجرمانيوم والكربون . [ 2 ] يؤدي تطعيم الجرمانيوم بنسبة تصل إلى 20% في مصدر ومصب ترانزستور MOSFET ذي القناة P إلى إجهاد انضغاطي أحادي المحور في القناة، مما يزيد من حركة الثقوب. بينما يؤدي تطعيم الكربون بنسبة منخفضة تصل إلى 0.25% في مصدر ومصب ترانزستور MOSFET ذي القناة N إلى إجهاد شد أحادي المحور في القناة، مما يزيد من حركة الإلكترونات . ويُعد تغطية ترانزستور NMOS بطبقة من نتريد السيليكون عالية الإجهاد طريقة أخرى لإحداث إجهاد شد أحادي المحور. وعلى عكس الطرق المتبعة على مستوى الرقاقة لإحداث الإجهاد على طبقة القناة قبل تصنيع ترانزستور MOSFET، تستخدم الطرق المذكورة الإجهاد الناتج أثناء تصنيع ترانزستور MOSFET نفسه لتغيير حركة حاملات الشحنة في قناة الترانزستور.

تاريخ

يبدو أن فكرة استخدام الجرمانيوم لإجهاد السيليكون بهدف تحسين ترانزستورات تأثير المجال تعود على الأقل إلى عام 1991. [ 3 ]

في عام 2000، بحث تقرير صادر عن معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في الحركة النظرية والتجريبية للثقوب في أجهزة PMOS القائمة على بنية SiGe غير المتجانسة. [ 4 ]

في عام 2003، أفيد أن شركة IBM كانت من بين أبرز المؤيدين لهذه التقنية. [ 5 ]

في عام 2002، قامت شركة إنتل بعرض تقنية السيليكون المجهد في سلسلة معالجاتها الدقيقة 90 نانومتر x86 Pentium في أوائل عام 2000. [ 5 ] في عام 2005، رفعت شركة AmberWave دعوى قضائية ضد إنتل بتهمة انتهاك براءات الاختراع المتعلقة بتقنية السيليكون المجهد.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ صن، ي.؛ طومسون، س. إي.؛ نيشيدا، ت. (2007). "فيزياء تأثيرات الإجهاد في أشباه الموصلات وترانزستورات تأثير المجال المعدني-أكسيد-شبه الموصل". مجلة الفيزياء التطبيقية . 101 (10): 104503-104503-22. رمز Bibcode : 2007JAP...101j4503S . doi : 10.1063/1.2730561 . ISSN 0021-8979 . 
  2. ↑ بيديل، إس دبليو؛ خاكيفيروز، أ؛ سادانا، دي كيه (2014). "قياس الإجهاد لتقنية CMOS". نشرة MRS . 39 (2): 131-137 . Bibcode : 2014MRSBu..39..131B . doi : 10.1557/mrs.2014.5 . ISSN 0883-7694 . 
  3. ↑ فوغلسانغ، ت.؛ هوفمان، ك. ر. (نوفمبر 1992). "حركية الإلكترونات وسرعات الانجراف في المجال العالي في السيليكون المشدود على ركائز من السيليكون والجرمانيوم". معاملات IEEE للأجهزة الإلكترونية . 39 (11): 2641-2642 . Bibcode : 1992ITED...39.2641V . doi : 10.1109/16.163490 .
  4. ↑ إي. تاناسا، كورينا (سبتمبر 2002). حركة الثقوب والكتلة الفعالة في أجهزة PMOS القائمة على بنية SiGe غير المتجانسة (تقرير). معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.
  5. 1 2 لامرز، ديفيد (13 أغسطس 2002). "إنتل تعتمد السيليكون المُجهد لعملية تصنيع 90 نانومتر" . EDN . تم الاسترجاع في 9 يوليو 2022 .

للمزيد من القراءة

  • تطوير مواد أولية جديدة من الجرمانيوم لنمو طبقات السيليكون والجرمانيوم ؛ عرض تقديمي في الاجتماع 210 لجمعية الكيمياء الكهربائية (ندوة السيليكون والجرمانيوم)، كانكون، المكسيك، 29 أكتوبر 2006.
  • شيناي، ديو ف.؛ ديكارلو، رونالد ل.؛ باور، مايكل ب.؛ أمامشيان، أرتاشيس؛ جويت، راندال ج.؛ وولك، إيغبرت (2007). "بدائل أكثر أمانًا لسلائف الجرمانيوم السائل لطبقات السيليكون-الجرمانيوم المتدرجة والمرخية والسيليكون المشدود بتقنية الترسيب الكيميائي للبخار العضوي المعدني". مجلة نمو البلورات . 298 : 172-175 . Bibcode : 2007JCrGr.298..172S . doi : 10.1016/j.jcrysgro.2006.10.194 .