Experimentelle und theoretische Untersuchung der Wirkungsweise von Silizium-Nanodraht-MOSFETs

• Antragsteller: Dr.-Ing. Matthias Baus; Professor Dr. Heinrich Kurz (†); Privatdozent Dr.-Ing. Frank Schwierz
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 69158205

• Erstellungsjahr: 2014

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde eine Prozesstechnologie zur Herstellung Si-Nanodraht-MOSFETs mit minimalen lateralen Abmessungen von 3 nm etabliert. Der Einfluss der Skalierung auf die wichtige Kenngröße der Mobilität wurde eingehend für laterale Abmessungen bis hinunter zu 0,9 nm untersucht. Ebenso konnten Quantisierungseffekte in Si-Nanodrähten in optischen und elektrischen Messungen beobachtet werden. All diese Bereiche wurden erfolgreich durch theoretische Untersuchungen unterstützt. Durch diese enge Vernetzung von theoretischen und experimentell-technischen Arbeiten konnten wesentliche Erkenntnisse in Bezug auf das Skalierungspotential und den Ladungsträgertransport gewonnen werden. Diese Erkenntnisse lieferten einen wichtigen Beitrag zu einem fundierten Verständnis Nanodraht-basierter Bauelemente und stellen die Grundlage für ihre technische Nutzung in komplexen elektronischen Schaltungen dar.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Platforms for planar & non-planar ultrathin silicon. In Proceeding of: 5th EUROSOI. EUROSOI 2009
  M. Schmidt, H.D.B. Gottlob, J. Bolten, T. Wahlbrink, M. Bückins, F. Dorn, J. Meyer, H. Kurz
  
• Ultrafast field-effect transistors – Performance trends and material issues, Invited Paper, SAFE (Annual workshop on semiconductor advances for future electronics and sensors), 2009
  F. Schwierz
  
• Improved CD control and line edge roughness in E-beam lithography through combining proximity effect correction with gray scale techniques, Microelectronic Engineering, Mircoelec. Eng. 87 (2010) 1041-1043
  J. Bolten, T. Wahlbrink, N. Koo, H. Kurz, S. Stammberger, U. Hofmann, N. Ünal
  
• Nanometer CMOS, 340 pages, Pan Standord Publishing, Singapore 2010
  F. Schwierz, H. Wong, and J. J. Liou
  
• Quantum effects on the gate capacitance of trigate SOI MOSFETs, IEEE Trans. Electron Devices 57, pp. 3231-3237, Dec. 2010
  R. Granzner, S. Thiele, C. Schippel, and F. Schwierz
  
• Bestimmung der Beweglichkeit in planaren und Nanodraht SOI-MOSFETs, Dissertation, Verlag Dr. Hut (2011)
  M. Schmidt
  
• Implementation of electron beam grey scale lithography and proximity effect correction for silicon nanowire device fabrication, Microelec. Eng. 88 (2011) 1910-1912
  J. Bolten, T. Wahlbrink, M. Schmidt, H. D.B. Gottlob, H. Kurz
  
• Off-Current Fluctuations in 10-nm Trigate MOSFETs – Impact of the Channel Geometry, Ext. Abstracts SSDM (International Conference on Solid State Devices and Materials), Kyoto, Sep. 2012, pp. 102-103
  R. Granzner and F. Schwierz
  
• Definition of 15 nm half pitch grating structures by electron beam lithography double exposure techniques, Microelec. Eng. 110 (2013)
  J. Bolten, N. Koo, T. Wahlbrink, H. Kurz
  
• Entwurf und Optimierung Elektronenstrahllithographie–basierter Herstellungspro-zesse für die anwendungsorientierte Nanotechnologie, Dissertation, Verlag Dr. Hut (2013)
  J. Bolten
  
• Nanometer-MOSFETs für Digital- und Hochfrequenzanwendungen, Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2013
  Ralf Granzner
  
• Performance Fluctuations in 10-nm Trigate Metal–Oxide–Semiconductor Field-Effect Transistors: Impact of the Channel Geometry, Jpn. J. Appl. Phys. 52 (2013) 04CC19
  R. Granzner, F. Schwierz, S. Engert, and H. Töpfer
  
• Empirical Model for the Effective Electron Mobility in Silicon Nanowires. IEEE Transactions on Electron Devices, Volume: 61 , Issue: 11 , Nov. 2014, pp. 3601-3607
  R. Granzner, V. M. Polyakov, C. Schippel, and F. Schwierz