Vés al contingut

Dielèctric high-k

De la Viquipèdia, l'enciclopèdia lliure
Fig.1 Comparativa de transistor amb SO2 (esquerra) i High-k (dreta)

Dielèctric high-k (en anglès alta k) fa referència a un material d'alt valor de constant dielèctrica o també permitivitat relativa (εr). Els materials dielèctrics amb alta k s'empren en la fabricació de semiconductors on usualment remplacen el diòxid de silici (K=3,7-3,9).[1] Els materials dielèctrics high-k és una de les tecnologies que permeten de continuar la miniaturització dels components electrònics segons la llei de Moore.[2][3]

Necessitat

[modifica]

Durant moltes dècades s'ha utilitzat el doòxit de silici com a material aïllant en les portes dels transistors. Quan aquests transistors han anat reduint la seva mida, el gruix de la capa de diòxid de silici també s'ha reduït per a poder mantenir la capacitat de la porta. Si el gruix cau per sota de 2 nm, els corrents de fuita augmenten degut a l'efecte túnel. Per a solventar aquestes pèrdues cal reemplaçar el diòxid de silici per dielèctrics d'alta k.

El valor de la capacitat:

on :

  • A és làrea del condensador
  • κ és la constant dielèctrica relativa del material (3,9 pel diòxid de silici)
  • ε0 és la permitivitat a l'espai buit
  • t és el gruix del material

Llavors, si el gruix del material disminueix, per a mantenir el valor de capacitat caldrà augmentar el valor de (material d'alta k)

Materials high-k

[modifica]

Existeixen el silicat de hafnium, silicat de zircònium, diòxid de hafnium i diòxid de zircònium, amb les següents propietats: [4]

Material high-k Constant dielèctrica k Reducció del corrent de fuita
23 x10.000-100.000
20 x10.000-100.000
15 x10.000-100.000
10 X100-1000

Vegeu també

[modifica]

Referències

[modifica]
  1. «2.1 Silicon Dioxide Properties» (en anglès). www.iue.tuwien.ac.at. [Consulta: 16 març 2017].
  2. «High-k and Metal Gate Transistor Research» (en anglès). www.intel.com. [Consulta: 16 març 2017].
  3. «High-K Dielectric Materials K Dielectric Materials In Microelectronics» (en anglès). www.leb.e-technik.uni-erlangen.de. Arxivat de l'original el 2018-02-18. [Consulta: 16 març 2017].
  4. «Materials high-k» (en anglès). www.leb.e-technik.uni-erlangen.de. Arxivat de l'original el 2018-02-18. [Consulta: 16 març 2017].