Elektrostatisch dotierte, laterale Source/Drain Kontakte in Nanodraht Tunnel Feld-Effekt Transistoren

• Antragsteller: Professor Dr. Joachim Knoch
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 183625203

Band-zu-Band Tunnel Feld-Effekt-Transistoren (TFETs) werden zurzeit weltweit sehr intensiv untersucht, da ihre Funktionsweise es potentiell erlaubt, Bauelemente mit deutlich verbessertem Schaltverhalten im Vergleich zu herkömmlichen FETs herzustellen. Zwar sind bisher schon Tunnel FETs demonstriert worden, deren Leistungsfähigkeit aber ist signifikant schlechter als die herkömmlicher Bauelemente.Die Strommodulation in Tunnel FETs wird durch Gate-kontrolliertes Band-zu-Band- Tunneln erreicht, was zu einem exponentiellen Schaltverhalten unabhängig von der Temperatur führt. Um eine hohe Leistungsfähigkeit von Tunnel FETs zu erreichen, muss zum einen eine sehr gute elektrostatische Gate-Kontrolle über den Kanalbereich gewährleistet sein. Andererseits soll das Gate keinen Einfluss auf den Source-Kontakt ausüben, da dies zu einer Verschlechterung des Band-zu-Band-Tunnelns führt. Eine gute Elektrostatik kann z.B. in einem Nanodrahttransistor mit “gate-all-around” erreicht werden, also einer koaxial um den Draht befindlichen Gate-Elektrode. Um allerdings den Einfluss des Gates auf den Source-Kontakt effektiv zu unterdrücken, wird ein dotierter Kontakt mit extrem abruptem Dotierprofil und hoher Ladungsträgerkonzentration im Nanodraht benötigt. Wie weiter unten im Detail erläutert, ist eine hohe Ladungsträgerkonzentration in einer Nanostruktur auf Grund von zunehmender Deaktivierung der Dotierstoffe mit abnehmenden Dimensionen der Nanostruktur schwierig zu erreichen. Zusätzlich ist eine hohe Ladungsträgerdichte auch noch kontraproduktiv und führt zu einem Schaltverhalten, das sich bestenfalls dem eines herkömmlichen Transistors angleicht.Aus diesem Grund ist es besonders wichtig, den Einfluss der Kontakte auf die Leistungsfähigkeit von Tunnel FETs zu untersuchen. Im hier vorgestellten Projekt sollen laterale, metallische Kontakte hergestellt und untersucht werden, die sich wie dotierte Kontakte verhalten, aber die widersprüchlichen Anforderungen an die Source/Drain Elektroden erfüllen. Ziel des Projektes ist es schließlich, einen Nanodraht Tunnel FET in Silizium herzustellen, der eine signifikante Steigerung des “state-of-the-art” darstellt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: RTP Ofen
• Gerätegruppe: 8420 Spezielle Oefen (Induktions-, Lichtbogenheizung, Vakuumöfen)