ゲート絶縁膜

ゲート誘電体は、電界効果トランジスタ（ MOSFETなど）のゲートと基板の間に使用される誘電体です。最先端のプロセスでは、ゲート誘電体には次のような多くの制約があります。

基板との電気的にクリーンなインターフェース（電子の量子状態密度が低い）
高容量、FETトランスコンダクタンスを増大
量子トンネル効果による誘電破壊や漏洩を防ぐため、厚みが増しています。

静電容量と厚さの制約は、ほぼ正反対です。シリコン基板 FET の場合、ゲート誘電体はほとんどの場合二酸化シリコン(「ゲート酸化物」と呼ばれる)です。これは、熱酸化物の界面が非常にクリーンであるためです。ただし、半導体業界では、同じ厚さでより高い静電容量を可能にする、より高い誘電率を持つ代替材料を見つけることに関心があります。

歴史

1955年、カール・フロッシュとリンカーン・デリックは偶然シリコンウエハー上に二酸化ケイ素の層を成長させ、表面不活性化効果を観察した。^[2]^[3] 1957年までにフロッシュとデリックはマスキングと事前堆積法を用いて二酸化ケイ素トランジスターを製造し、二酸化ケイ素がシリコンウエハーを絶縁保護し、ドーパントがウエハーに拡散するのを防ぐことを実証した。^[2]^[4]二酸化ケイ素はMOSFET技術の標準的なゲート誘電体として今も使われている。^[5]

参照

参考文献

^ Frosch, CJ; Derick, L (1957). 「シリコンの拡散時の表面保護と選択的マスキング」.電気化学協会誌. 104 (9): 547. doi :10.1149/1.2428650.
^ ab ハフ、ハワード; リオーダン、マイケル (2007-09-01). 「フロッシュとデリック：50年後（序文）」.電気化学協会インターフェース. 16 (3): 29. doi :10.1149/2.F02073IF. ISSN 1064-8208.
^ US2802760A、リンカーン、デリック、フロッシュ、カール J.、「制御拡散のための半導体表面の酸化」、1957-08-13 発行
^ Frosch, CJ; Derick, L (1957). 「シリコンの拡散時の表面保護と選択的マスキング」.電気化学協会誌. 104 (9): 547. doi :10.1149/1.2428650.
^ Kooi†, E.; Schmitz, A. (2005). 「MOS デバイスのゲート誘電体の歴史に関する簡単なメモ」。高誘電率材料: VLSI MOSFET アプリケーション。Springer シリーズ in Advanced Microelectronics。16。Springer Berlin Heidelberg: 33–44。doi : 10.1007/ 3-540-26462-0_2。ISBN 978-3-540-21081-8。

[1] Frosch, CJ; Derick, L (1957). 「シリコンの拡散時の表面保護と選択的マスキング」.電気化学協会誌. 104 (9): 547. doi :10.1149/1.2428650.

[:0-2] ハフ、ハワード; リオーダン、マイケル (2007-09-01). 「フロッシュとデリック：50年後（序文）」.電気化学協会インターフェース. 16 (3): 29. doi :10.1149/2.F02073IF. ISSN 1064-8208.

[3] US2802760A、リンカーン、デリック、フロッシュ、カール J.、「制御拡散のための半導体表面の酸化」、1957-08-13 発行

[4] Frosch, CJ; Derick, L (1957). 「シリコンの拡散時の表面保護と選択的マスキング」.電気化学協会誌. 104 (9): 547. doi :10.1149/1.2428650.

[5] Kooi†, E.; Schmitz, A. (2005). 「MOS デバイスのゲート誘電体の歴史に関する簡単なメモ」。高誘電率材料: VLSI MOSFET アプリケーション。Springer シリーズ in Advanced Microelectronics。16。Springer Berlin Heidelberg: 33–44。doi : 10.1007/ 3-540-26462-0_2。ISBN 978-3-540-21081-8。