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Contribuição do Instituto ao desenvolvimento de transistores avançados.

terça-feira, 17 de dezembro de 2019 23:25

Um trabalho de pesquisa liderado pelo Laboratório de Implantação Iônica da UFRGS, participante do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies, traz uma importante contribuição ao desenvolvimento de transistores avançados – peças-chave na busca constante por aparelhos eletrônicos mais miniaturizados e com melhor desempenho.

O trabalho mostra, pela primeira vez, que é possível desvendar, de forma completa e confiável, o formato e a composição dos FinFET (fin field effect transistors). Esses transistores, caracterizados pela presença de um canal condutor nanométrico feito de silício que se ergue em forma de barbatana (“fin” em inglês), já começaram a substituir os MOSFET (metal–oxide–semiconductor field-effect transistors), cujo canal condutor é plano.

Os FinFET já contam com processos de fabricação adequados. Contudo, a sua estrutura tridimensional era um empecilho na hora de caracterizá-los, principalmente no que se refere à determinação da distribuição e quantificação de dopantes (elementos inseridos no silício em proporções muito pequenas para modular suas propriedades).

Esse desafio foi superado pela equipe científica formada pelo professor Pedro Grande (UFRGS), pesquisador e membro do comitê gestor do Instituto, seu então estudante de doutorado Henrique Trombini, e pesquisadores do INMETRO e de instituições da França e da Suíça.

Eles desenvolveram um método baseado na técnica MEIS (medium energy ion scattering), que permite conhecer com precisão a morfologia do FinFET, suas dimensões e sua composição química, inclusive a quantificação e distribuição de dopantes. O método preserva a integridade das amostras e obtém resultados com resolução nanométrica.

Em grandes linhas, o método consiste em fazer colidir um feixe de íons de hidrogênio contra a amostra e detectar determinadas informações (principalmente referentes à energia dos íons e ao ângulo de detecção) provenientes dos íons retroespalhados (ou seja, dos íons que percorrem um caminho de volta após colidirem contra a amostra).

O trabalho foi realizado dentro da pesquisa de doutorado em Física de Henrique Trombini, recentemente defendida pela UFRGS, e realizada sob a orientação do professor Pedro Grande. As amostras analisadas foram preparadas no Campus Minatec (França). As medidas de MEIS foram realizadas no Laboratório de Implantação Iônica da UFRGS. Medidas de microscopia eletrônica realizadas para corroborar alguns resultados obtidos por MEIS foram feitas em laboratórios do INMETRO e do LNANO – CNPEM.

O estudo foi financiado pelas agências de apoio à pesquisa Capes e CNPq (federais) e FAPERGS (estadual) e foi reportado no seguinte artigo científico:

Henrique Trombini, Gabriel Guterres Marmitt, Igor Alencar, Daniel Lorscheitter Baptista, Shay Reboh, Frédéric Mazen, Rafael Bortolin Pinheiro, Dario Ferreira Sanchez, Carlos Alberto Senna, Bráulio Soares Archanjo, Carlos Alberto Achete & Pedro Luis Grande. Unraveling structural and compositional information in 3D FinFET electronic devices. Sci Rep 9, 11629 (2019) doi:10.1038/s41598-019-48117-0. Disponível na modalidade de acesso aberto em https://www.nature.com/articles/s41598-019-48117-0

Fonte: Gerência de Comunicação do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies

Palavras-chave: caracterização, dopantes, engenharia de superfícies, FinFET, implantação iônica, Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies, meis, pedro grandre, scientific reports, transistores 3D, UFRGS