чинает уменьшаться. Причины
снижения тока стока еще до конца не выяснены, но они связаны с увеличением
рассеивания носителей у границы раздела Si02 -
поликристаллический кремний, со снижением подвижности носителей из-за
влияния заряда в инверсионном слое, с электростатическим
взаимодействием между зарядами в сильнолегированном затворе, истоке и
стоке.
В ультратонких пленках
Si02 может наблюдаться и снижение заряда, инжектированного до
пробоя. Электроны, движущиеся через слой Si02, создают
электронные ловушки и поверхностные состояния, накопление которых ухудшает
изолирующие свойства. По данным различных авторов, предельная толщина
Si02, обусловленная приемлемой величиной заряда,
инжектированного до пробоя составляет от 1,4 до 2,2 нм. Такой разброс
результатов оценок связан с различием моделей, экстраполирующих
данные, полученные при относительно высоких напряжениях (2,5...4) на
рабочие напряжения 1... 1,2 В.
Таким образом, предельная толщина
пленок Si02, используемых в качестве подзатворных диэлектриков,
вследствие действия рассмотренных факторов составляет 1,2... 1,3 нм.
Следовательно, новые поколения интегральных схем, которые потребуют
толщины диэлектрика < 1нм (см. рис. 2.13), должны будут ориентироваться
на альтернативные диэлектрики с высокой диэлектрической
проницаемостью [36]. С этой точки зрения, в ближайшие 5—10 лет
следует ожидать вытеснения Si02 альтернативными
диэлектриками.
В качестве перспективных
альтернативных подзатворных диэлектриков в настоящее время
рассматриваются Si3N4 и оксиды металлов с
высокой диэлектрической проницаемостью. Слои
Si3N4 с высокими электрическими
характеристиками получают с внедрением некоторого количества
кислорода, так как кремний лучше реагирует с кислородом, чем с азотом. Уже
получены ультратонкие пленки Si3N4 с достаточно
высокими характеристиками, однако диэлектрическая проницаемость
Si3N4 всего в 2 раза больше, чем у Si02.
Поэтому Si3N4 можно рассматривать только в качестве
временного решения. С этой точки зрения оксиды металлов с высокой
диэлектрической проницаемостью предпочтительнее.
Наиболее привлекательными для
использования в качестве альтернативных подзатворных диэлектриков
считаются А1203, Zr02, НЮ2,
ТЮ2, Та202. Их основные свойства
приведены в табл. 2.3 [36].
Одним из основных требований к
альтернативным материалам для подзатворных диэлектриков является
термодинамическая устойчивость на кремнии. При формировании
альтернативного диэлектрика или при
