Infineon presenteert eerste resultaten over het gebruik van organische materialen voor elektronische

Munchen, Duitsland ?? 10 december 2003 ?? Onderzoekers van Infineon Technologies (FSE / NYSE: IFX) hebben verschillende organische materialen geanalyseerd en een breed scala aan processen ontwikkeld die in de toekomst kunnen worden gebruikt voor het maken van hoogwaardige op silicium gebaseerde geheugens en organische transistors en circuits. Gebruik van conventionele depositieprocessen en technieken voor fotolithografische patronen maakt de productie van deze apparaten op een kosteneffectieve manier mogelijk. Infineon's onderzoekers presenteerden verschillende papers over deze fundamentele technologieën op de IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) van 2003 in Washington DC (8 - 10 december). De bemoedigende resultaten die worden getoond in de prestaties, betrouwbaarheid en temperatuurgedrag van transistors, circuits en herinneringen op basis van organische materialen markeren belangrijke mijlpalen op het pad naar het gebruik van organische materialen voor toekomstige elektronische apparaten.

Met betrekking tot integratiedichtheid en klokfrequentie zijn elektronische apparaten die organische materialen gebruiken mogelijk geen direct alternatief voor op silicium gebaseerde integratie, maar bieden ze het potentieel van extreem goedkope productie en een hoge mate van flexibiliteit. Hoewel de productie van geïntegreerde schakelingen met silicium of andere kristallijne halfgeleiders weken en een groot aantal opeenvolgende processen met dure apparatuur vereist, kan organische elektronica tegen aanzienlijk lagere kosten worden vervaardigd. De potentiële toepassingen van organische elektronica zijn overeenkomstig lage prestaties en kostengevoelige toepassingen.

Infineon demonstreerde verschillende organische componenten die presteerden op niveaus die voorheen onbereikbaar waren. Thin-Film Transistors (TFT's) gebouwd door de onderzoekers gebruiken organische halfgeleidende moleculen als de actieve laag en zorgen voor ladingsdraagkrachtmobiliteiten van meer dan 1 cm ²/ Vs. Net als op silicium gebaseerde componenten, bestaan ​​deze organische transistoren uit verschillende lagen: substraat, poortelektrode, poortisolator, bron- en afvoercontacten, organische halfgeleiders (bijvoorbeeld pentaceen of gesubstitueerde oligothiofenen) en een beschermende passiveringslaag. Infineon rapporteerde op IEDM over ontwikkelingen van zowel hybride organische / anorganische structuren als pure organische chips. "De nieuwste onderzoeksresultaten bij Infineon tonen aan dat organische IC's potentiële toepassingen hebben in toepassingen met een hoog volume en kostenkritieke toepassingen, waarbij op silicium gebaseerde chips mogelijk niet geschikt zijn. zei dr. Christoph Kutter, Senior Vice President van de afdeling Corporate Research bij Infineon. De vooruitgang op het gebied van prestaties en betrouwbaarheid die werd aangetoond tijdens de IEDM van 2003, moedigt ons aan om door te gaan met ons onderzoek naar organisch materiaal voor gebruik in nieuwe elektronische apparaten.

Nieuwe organische materialen: potentieel voor niet-vluchtige geheugens met hoge dichtheid

Talloze organische en anorganische materialen zijn al geanalyseerd voor niet-vluchtige geheugentoepassingen. Organische geheugens bieden het potentieel van eenvoudige integratie en eenvoudige celconcepten met zeer kleine celgroottes. In vergelijking met anorganische materialen kunnen de eigenschappen van de organische geheugenlagen worden aangepast door een selectieve verandering van de moleculaire structuur. Verder zijn organische materialen vaak geschikt voor vacuümafzetting alsook voor goedkope spincoatingprocessen.

Infineon-onderzoekers beschreven de celconcepten en vereisten voor niet-vluchtige geheugens op basis van nieuwe organische geheugenmaterialen. Geheugencellen die met deze technologie zijn gebouwd, hebben al veelbelovende betrouwbaarheidsgegevens getoond. Voor het eerst worden retentiegegevens van meer dan een jaar getoond voor een organisch geheugenmateriaal dat geleidingsschakelingen vertoont. Verdere onderzoeken tonen aan dat het mogelijk is om het materiaal te verkleinen tot een kenmerkgrootte van minder dan 20 nm. Dit organische opslagmateriaal is een aantrekkelijke kandidaat voor niet-vluchtige geheugens.

Nieuw polymeermateriaal maakt innovatieve DRAM-integratieconcepten mogelijk

Traditionele siliciumintegratieconcepten zijn gebaseerd op een paar materialen zoals silicium, siliciumoxide en siliciumnitride. Alleen het gebruik van deze materialen beperkt de integratieopties. Resists - ook gebruikt in conventionele halfgeleiderprocessen - zouden een vierde alternatief kunnen zijn, maar zijn beperkt omdat verwerking bij hogere temperaturen niet mogelijk is. Infineon heeft samen een nieuw thermisch stabiel organisch polymeer ontwikkeld dat de voordelen van beide werelden combineert en heeft de haalbaarheid van dit organische materiaal aangetoond voor een DRAM-trenchintegratieschema. In deze benadering wordt een gemodificeerde versie van een organisch spin-on-polymeer gebruikt met ideale spleetvuleigenschappen, goede planarisering en temperatuurstabiliteit tot meer dan 450 ° C. Testmonsters van 256M DDR DRAM-chips vervaardigd op 140 nm grondregels vertonen hoge opbrengsten. Dit concept toont de haalbaarheid aan van FEOL (front-end of line) integratieschema's die het nieuw ontwikkelde materiaal gebruiken. Bovendien kan het gedemonstreerde integratieschema DRAM-sleuven uitbreiden tot generaties onder de 70 nm.

Nieuwe transistoren voor moleculaire dunne films werken met gereduceerde spanningen

Organische elektronica richt zich op toepassingen met lage prestaties en kostengevoelige toepassingen. Een van de meest kritieke problemen van de traditionele organische Thin-film transistors (TFT's) is de hoge bedrijfsspanning, die vaak hoger is dan 20V. Om de bedrijfsspanning en daarmee het energieverbruik in organische TFT IC's te verminderen, zijn nieuwe ultradunne poortdiëlektrica nodig.

Infineon ontwikkelde een nieuwe moleculaire TFT op basis van een organische organische halfgeleider met hoge mobiliteit (pentaceen) en een ultradun (moleculair zelf-assemblerend-monolaag (SAM) gate-diëlektricum van 2,5 nm). Met deze doorbraak in het gebied van gate-diëlektrica voor organische transistoren, werden transistors gerealiseerd die op 1V werken en die een subdrempelzwaai zo laag als 100 mV / decennium vertonen. Voor een transistor met een kanaallengte van 5μm werd een transconductantie van 0,01 μS / μm gemeten - de hoogste transconductantie gerapporteerd voor een organische halfgeleiderinrichting tot op heden.