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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2004

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • ELECTRICITY
    • BASIC ELECTRIC ELEMENTS
      • SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR (use of semiconductor devices for measuring G01; details of scanning-probe apparatus, in general G12B21/00; resistors in general H01C; magnets, inductors, transformers H01F; capacitors in general H01G; electrolytic devices H01G9/00; batteries, accumulators H01M; waveguides, resonators or lines of the waveguide type H01P; line connectors, current collectors H01R; stimulated emission devices H01S; electromechanical resonators H03H; loudspeakers, microphones, gramophone pick-ups or like acoustic electromechanical transducers H04R; electric light sources in general H05B; printed circuits, hybrid circuits, casings or constructional details of electric apparatus, manufacture of assemblages of electrical components H05K; use of semiconductor devices in circuits having a particular application, see the subclass for the application) [C0103]
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
ITRS; NANOMOSFET; TCAD; ELETTRONICA DELLO STATO SOLIDO

Architetture e Modelli Innovativi per nanoMOSFET

Università di Pisa
Abstract
La principale tecnologia per la fabbricazione di circuiti integrati - la tecnologia CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)- è già una "nanotecnologia". I MOSFET tipici dell'ultima generazione (nodo tecnologico "90 nm") hanno lunghezza di gate fisica di circa 40 nm, e, secondo la "International Technology Roadmap for Semiconductors" (ITRS), dovranno raggiungere progressivamente la lunghezza fisica di gate di 9 nm nel 2016.

Possiamo quindi con ottime ragioni parlare di "nanoMOSFET", per sottolineare le proprietà tipiche della scala dimensionale di tali dispositivi: confinamento quantistico nel canale, corrente tunnel attraverso l'ossido di gate e tra source e drain, conduzione in forte non-equilibrio, ed effetti di canale corto. Inoltre anche le proprietà dei materiali in strutture così piccole sono diverse che in strutture estese (bulk).

Il programma di ricerca proposto ha quattro obiettivi principali:
- sviluppare modelli di simulazione adeguati alle nuove architetture e materiali dei nanoMOSFET;
- determinare gli aspetti fisici essenziali che limitano le prestazioni di tali dispositivi;
- studiare le architetture e materiali per MOSFET a doppio gate (DG MOSFET) promettenti per il nodo tecnologico "45 nm", previsto per il 2009;
- studiare le architetture e materiali per DG MOSFET e transistori basati su nanowire di silicio (SNWT) promettenti per il nodo tecnologico "22 nm", previsto dalla ITRS per il >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Giuseppe IANNACCONE Università di PISA
Obiettivo del Programma di Ricerca
Il succedersi delle generazioni della tecnologia CMOS viene previsto, con aggiornamenti annuali, dalla International Technology Roadmap for Semiconductors della Semiconductor Industry Association (SIA), realizzata da comitati specialistici di delegati dell'Industria dei semiconduttori, di centri di ricerca, delle Università. L'edizione 2003 della ITRS prevede produzione su larga scala di MOSFET con lunghezza di canale 25 nm nel 2007 ("technology node" 65 nm) , 18 nm nel 2010 ("technology node" 45 nm) e di 9 nm ("technology node" 22 nm) nel 2016.

È opinione condivisa nell'ambito della comunità di ricerca - ed espressa nella ITRS - che nuovi materiali e nuove architetture dei dispositivi dovranno essere impiegate per garantire le prestazioni attese dalle future generazioni tecnologiche. Da un lato, la necessità di tenere sotto controllo la corrente di gate richiede l'uso di materiali ad alta costante dielettrica ("high K") per il gate "stack"; la necessità di aumentare la mobilità dei portatori suggerisce l'uso di canali in silicio "strained" o silicio-germanio. Dall'altro, il controllo degli effetti di canale corto e della dispersione della tensione di soglia richiede l'adozione di MOSFET a doppio gate su substrato di silicio ultrasottile (UTB - DG MOSFET) e forse, più a lungo termine, l'adozione di nanowire MOSFETs.

Per orientare tali sviluppi è importante valutare preventivamente le architetture dei dispositivi ed i materiali pi >>>

Risultati parziali attesi
I risultati attesi sono numerati come segue: il primo numero indica l'unità responsabile del risultato, il secondo numero la fase di riferimento, il terzo numero il numero d'ordine all'interno di ciascuna fase e fiascuna unità, la quarta lettera un'ulteriore suddivisione.

Risultato 1.1.1A
Sviluppo codice di calcolo autoconsistente tight-binding/LCBB - Poisson per il calcolo delle proprieta' di quantizzazione in canali nanometrici

Risultato 1.1.1B
Confronto dei risultati microscopici con i modelli massa efficace ed individuazione dei parametri efficaci appropriati alla descrizione di strati di silicio ultrasottile (3 nm)

Risultato 1.1.2
Studio della struttura di bulk di dielettrici high-K e delle interface Si/dielettrici high-K tramite metodi ab-initio. Estrazione dei parametri tight-binding

Risultato 2.1.1
Simulazione Monte Carlo di MOSFET a doppio gate e SOI. Valutazione delle prestazioni per applicazioni digitali per i nodi tecnologici compressi tra 65 nm e 32 nm.

Risultato 2.1.2
Valutazione delle prestazioni a radiofrequenza di piccolo segnale di MOSFET a doppio gate e SOI, basate sul simulazioni Monte Carlo.

Risultato 3.1.1A
Estensione of the 2D and 3D Poisson-Schroedinger solvers al caso di trasporto in regime di deriva-diffusione in sottobande bidimensionali o monodimensionali >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
La prima vera "nanotecnologia", per importanza industriale ed economica, è la tecnologia CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). I circuiti integrati CMOS dell'ultima generazione (per esempio il nodo tecnologico a 90 nm, introdotto nel 2004), includono fino ad un milione di transistori MOSFET (Metal-oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor) con una lunghezza di gate fisica di circa 40 nm.

Il punto di partenza per comprendere le necessità di ricerca e sviluppo dell'Industra dei semiconduttori, in un arco temporale di quindici anni, è necessariamente la International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) [1]. La Roadmap è il risultato di un processo di concertazione a cui hanno preso parte centinaia di esperti dell'Industria, delle universita' e dei centri di ricerca e presenta previsioni, basate sul più ampio consenso dei delegati, sullo sviluppo temporale della Tecnologia CMOS e su quali aspetti siano più critici e richiedano maggiori sforzi di ricerca e sviluppo.

Dal 1992 - anno della prima "National Technology Roadmap for Semiconductors" - le nuove generazioni della Tecnologia CMOS sono sempre state introdotte in leggero anticipo rispetto alle previsioni della Roadmap.

Secondo la versione 2003 della ITRS [1] MOSFET con lunghezza di gate fisica di 25 nm entreranno in produzione su larga scala nel 2007, e MOSFET con lunghezza di canale effettiva di 9 nm nel 2016. Per tali dispositivi estremamente scalati, >>>