Roadmap Samsung menuju teknologi transistor 3D generasi 7nm

Samsung Electronics baru-baru ini menyampaikan ceramah tentang 14nm dan proses teknologi yang lebih canggih untuk chip logic menggunakan FinFET (transistor 3D) pada Simposium Teknologi VLSI 2013 yang berlangsung dari 11-13 Juni 2013 kemarin di Kyoto, Jepang (nomor ceramah: T7-2).

Samsung meneliti bagaimana kekuatan dari drive saat ini, keseragaman proses dan kehandalan perangkat dapat ditingkatkan dengan menerapkan teknologi strain yang digunakan untuk meningkatkan saluran mobilitas pembawa ke FinFET.

Menurut Samsung, untuk transistor planar dibuat dengan menggunakan 28/20 atau proses teknologi yang lebih lama, teknologi strain menggunakan source/drain SiGe (silicon-germanium) yang diterapkan untuk PMOS. Namun, ketika teknologi ini diterapkan untuk FinFET tanpa mengubah arah plane dari substrat Si (silikon) dan bentuk dari source/drain SiGe, beberapa masalah terjadi. Misalnya, sisi dari dinding source/drain SiGe menjadi plane dengan high interface state density dari 110, dan NBTI (negative bias temperature instability) menjadi lebih buruk.

Untuk memecahkan masalah tersebut, Samsung membandingkan FinFET kekuatan drive saat ini, proses keseragaman dan reliabilitas perangkat dari lima jenis source/drain SiGe dengan berbagai substrat Si, arah saluran plane, dll. Akibatnya, Samsung menemukan bahwa jenis sigma horisontal (hΣ), yang dibuat dengan memutar arah plane dari jenis sigma konvensional (cΣ) source/drain SiGe sebesar 90°, adalah yang paling menguntungkan. Source/drain SiGe jenis cΣ biasanya digunakan untuk transistor planar.

Dalam kasus jenis hΣ, strain yang kuat diterapkan pada saluran. Akibatnya memungkinkan untuk meningkatkan strain dalam arah vertikal dan horisontal masing-masing sebesar 25% dan 40%, dibandingkan dengan struktur konvensional yang disebut "conventional U Shape" (jenis U).

Selain itu, sisi dari dinding source/drain SiGe menjadi plane "100", meningkatkan NBTI. Ujung dari source/drain SiGe dikelilingi oleh plane "111", dan etsa basah secara alami berhenti di plane, sehingga mudah untuk meningkatkan keseragaman proses.