얇은 필름 박스 소드 구조의 작동 속도를 지원하고 누설 전력 감소
65 나노 미터 프로세스로 제작 된 CMOS 레드벨벳 토토로 시연

운영 속도가 20% 증가 할 수 있고 기존 구조에 비해 1/10으로 누출 전력을 감소시킬 수 있음을 확인했습니다.

 토토 사이트. (임원 : Hitachi라고 불리는 Furukawa Kazuo/Hightinafter) 도쿄 국립 대학교 공사 일본 산업 기술 연구 연구소*1CMOS 레드벨벳 토토에서 65 나노 미터 (NM) 공정을 사용하여 제작되었습니다.
 박막 박스-소는 실리콘 이산화 실리콘 절연 필름 (박스 층)과 단결정 실리콘 층 (SOI 층)이 실리콘 기판에 적층되는 SOI 기질이다.*2의 박스 레이어 약 10nm까지 얇아지는 구조가 있습니다. 박스 층이 약 10 nm로 얇아지면, 실리콘 기판에 전압을 적용하면 "더 빠른 작동 속도"및 임계 값 전압이 발생합니다.*33476_3690 | "누출 전력 감소"에서 변화를 억제하는 효과가 나타납니다. 이번에는 실리콘에서 불순물의 최적 분포를 결정하고이를 실현했으며 장치 설계는 기존 CMOS 장치의 것과 동일합니다.
레드벨벳 토토이 결과는 미래에 미세한 CMOS 장치의 고성능을 실현할 장치의 기본 구조로서 얇은 필름 박스 SOI 구조의 유용성을 보여줍니다.
  이 연구는 교육, 문화, 스포츠, 과학 및 기술의 연구 주제, "저전력 고속 장치, 회로 기술 및 논리 방법의 연구 및 개발"의 일환으로 수행되었습니다.

  IT 관련 제품의 확산으로, 최근 몇 년 동안 서버, PC 및 휴대 전화와 같은 다양한 정보 장치의 핵심에서 사용되는 시스템 LSI의 증가 된 성능, 저렴한 가격 및 전력 절약에 대응해야 할 수요가 많았습니다. 지금까지 트랜지스터를 소형화함으로써 제조 비용을 줄이고 성능 향상을 달성했지만, 수십 수준의 NM 레벨로의 소형화가 진행됨에 따라 반도체 장치에서 실리콘에 약간의 변화가 발생하면 트랜스 테이터가 작동하는 "임계 전압"의 큰 변화가 발생합니다. 결과적으로 트랜지스터를 안정적으로 작동 시키려면 설정 전압을 전압으로 올려야하여 작동을 시작할 수 있도록 LSI의 전력 소비를 줄이는 데 어려움이 있습니다.
레드벨벳 토토지구 온난화를 방지하기 위해 에너지 절약 정보 장비에 대한 강력한 수요가 있으며, 이에 대한 기본 솔루션 중 하나로서 트랜지스터가 미래에 더 세분화 되더라도 고성능과 저전력 성능을 결합 할 수있는 장치 기술 개발을 요구했습니다.

  이 배경에 대한 응답으로 토토사이트 는 2004 년에 "박막 박스 소 구조"를 새로운 트랜지스터 구조로 제안하여 작동 속도를 높이고 누출 전력을 줄였습니다. 얇은 필름 박스 SOI는 SOI 기판상의 박스 층의 두께가 약 10 nm로 감소되는 구조를 가지고 있으며, 실리콘 기판에 전압을 적용함으로써 "더 빠른 작동 속도"및 "누출 전력 감소"의 영향을 미치는 사실을 특징으로한다. 지금까지 게이트 길이가 0.5 µm 인 NMOS*4우리는 원리 검증 요소 인 트랜지스터의 기본 효과를 확인했지만 실제 사용을 향한 데모로서 반도체 레드벨벳 토토의 미세 구조를 사용했습니다.
레드벨벳 토토이번에 도쿄 대학교 산업 기술 연구소의 히라 모토 교수는 미세한 치수가있는 장치에 적용될 때 박기 필름 상자 구조의 효과를 확인하기 위해 소형화에 필요한 다음 기술을 공동으로 개발하고 CMOS 장치를 사용하여 얇은 필름 박스-SOI의 효과를 확인했습니다. 65NM 프로세스를 사용했습니다.
레드벨벳 토토검증 중에 다음 두 가지 새로운 기술이 개발되었습니다.

(1) 임계 값 전압 변동을 줄이기위한 저 불순물 농도 채널*5구조

벌크 CMO에서, 트랜지스터의 전류 흐름이 임계 값 전압을 제어하기 위해 제어되는 "채널"의 실리콘에서의 불순물 농도. 이번에는 시뮬레이션을 통한 불순물의 최적 분포를 결정했는데, 이는 채널의 불순물의 양이 매우 작더라도 미세한 얇은 필름 박스 SOI 트랜지스터가 거의 변동이 거의없이 작동 할 수 있으며이 최적의 분포를 달성하도록 장치를 설계 할 수 있습니다.

(2) 기존 CMOS 레드벨벳 토토와 동일한 요소 레이아웃을 사용한 레드벨벳 토토 구조 설계

박막 박스-SOI 구조는 실리콘 기판에 적당한 전압을 적용함으로써 레드벨벳 토토의 특성을 효과적으로 변경할 수 있지만,이를 위해서는 적절한 전압을 적용하기 위해 실리콘 기판에 새로운 제 2 게이트 전극을 설치해야한다는 이점이 있습니다. 이번에는 기존의 CMOS 레드벨벳 토토와 동일한 요소 레이아웃과 함께 박막 상자 SOI 구조를 통합 한 레드벨벳 토토 구조를 설계했으며 요소 영역을 증가시키지 않으면 서 기판에 전압을 적용 할 수 있습니다.

레드벨벳 토토작동 검증의 결과로, 얇은 필름 박스 SOI 구조를 갖는 CMOS 장치는 작동 속도를 20% 증가시키고 기존 벌크 CMOS 장치에 비해 1/10으로 누출 전력을 감소시킬 수 있음을 확인했습니다. 이 결과는 얇은 필름 박스 SOI 구조가 미래의 Micro-CMOS 장치에서 속도를 높이고 전원을 공급할 수있는 기본 장치 구조로 효과적이라는 것을 보여줍니다. 앞으로, 우리는 LSI 칩 개발을 향한 기술 완벽 함의 수준을 향상시키고 광범위한 필드에 적용될 수있는 고속 저전력 CMOS 기본 기술을 구축하는 것을 목표로합니다.

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용어

*1

박막 박스-소 : 얇은 묻힌 산화물에서 실리콘의 약어. 2004 년 IEEE IEDM에보고되었습니다. 게이트 길이가 0.5µm 인 프로토 타입 NMOS 트랜지스터가 생성되어 기본 작동을 확인했습니다.

*2

SOI : 절연체의 실리콘에 대한 약어. 새로운 트랜지스터 제조 공정 기술은 트랜지스터의 작동 속도를 높이고 전력을 줄이는 관점에서 관심을 끌고 있습니다. 정상적인 벌크 CMO에서, 트랜지스터는 실리콘 기판에 형성되는 반면, SOI 트랜지스터에서 트랜지스터는 절연체 위의 단결정 실리콘 (SOI 층)에 형성된다. 벌크 CMO와 비교하여 기생 커패시턴스 및 누출이 감소하여 트랜지스터의 성능을 향상시킵니다.

*3

임계 값 전압 : 트랜지스터가 켜지고 전류가 흐르기 시작하는 전압. 정상 벌크 CMO에서, 임계 값 전압은 실리콘 기판에 불순물을 도입함으로써 제어된다.

*4

NMOS : 음성 채널 금속 산화물 반도체에 대한 약어.

*5

채널 : 전류가 트랜지스터를 통해 흐르는 부분. CMOS 레드벨벳 토토에서, 채널을 통해 흐르는 전류는 게이트 전극에 가해지는 전압에 의해 제어되므로 전원이 켜지고 꺼집니다.

연락처 정보

토토 사이트. Central Research Institute 계획 사무소 [담당 : Kinoshita]
280 Higashi-Keigakubo 1-Chome, Kokubunji City, 도쿄 185-8601
전화 : 042-327-7777 (Direct)

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