Projet ANR-12-JS03-0008 – SAMBA : Epitaxie par jets moléculaires localisée d’hétérostructures antimoinées pour la réalisation d’un inverseur à base  de transistors complémentaires à effet tunnel
Programme : JCJC - SIMI 3 - Matériels et logiciels pour les systèmes et les communications (JCJC SIMI 3) 2012
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur Ludovic DESPLANQUE (Institut d'Electronique de Microélectronique et de Nanotechnologie)
Partenaires : Institut d'Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie
Montant : 271376.0 euros
Durée : 48 mois
Résumé : L’augmentation continue des capacités de calcul des microprocesseurs entretenue par la miniaturisation de plus en plus poussée de la technologie CMOS a atteint ses limites en termes de puissance maximale dissipée. La raison principale de ce phénomène est que la nécessaire réduction proportionnelle des dimensions et de la tension d’alimentation pour obtenir une diminution simultanée des temps de commutation et de la puissance  consommée ne peut être respectée. En effet, les limites fondamentales de la technologie CMOS, basée sur un mécanisme d’injection thermo-ionique, sont telles que la pente permettant de commuter le composant d’un état bloqué à un état passant (pente sous le seuil) est intrinsèquement limitée à 60 mV/decade.
Le transistor tunnel, basé sur le contrôle électrostatique de l’effet tunnel inter-bande,    est une solution possible pour dépasser cette limite fondamentale. Il souffre toutefois d’un déficit de courant dans l’état passant si l’on utilise les matériaux et technologies habituels de la microélectronique silicium. Pour cette raison, les matériaux III-V ont récemment suscité l’intérêt d’un grand nombre de laboratoires pour ce type d’applications. Parmi ceux-ci, les hétérostructures à base d’antimoine sont particulièrement bien adaptées puisque les décalages de bandes qu’elles offrent peuvent permettre d’améliorer de manière significative les probabilités des transitions tunnel et de ce fait le courant dans l’état passant du transistor.
Dans ce contexte, l’objectif du projet SAMBA est d’explorer  les potentialités de la famille des matériaux adaptés en maille à 6,1 Å (InAs, GaSb, AlGaSb) pour la réalisation de transistors tunnel fonctionnant à des tensions d’alimentation inférieures à 0.25 V, ce qui réduirait considérablement la puissance consommée par les processeurs. Nous proposons de développer la croissance épitaxiale et la technologie de ces matériaux pour parvenir à la réalisation d’un inverseur à base de transistors tunnel complémentaires présentant des caractéristiques électriques dépassant celles de la technologie CMOS en termes de « pente sous le seuil » tout en conservant un courant dans l’état passant de quelques centaines de µA/µm à 0.25 V.  
La simulation des composants à effet tunnel, l’épitaxie par jets moléculaires sélective et le développement de procédés technologiques submicroniques pour des hétérostructures verticales seront associées pour parvenir à la réalisation d’un inverseur à base de transistors complémentaires à drain commun et double-grilles latérales. D’autres aspects importants pouvant amener cette technologie à remplacer la technologie CMOS dans le futur seront pris en considération comme notamment la possibilité d’une forte densité d’intégration, la reproductibilité des caractéristiques du composant et son intégration sur une plateforme CMOS 300 mm.