Nowe przełomowe ograniczenie tranzystor
Tradycyjna technologia oparta na silikonie zbliża się do swojej fizycznej limitu w węźle sub -3 nm, a nowe materiały półprzewodników są pilnie potrzebne do dalszego skalowania zintegrowanych obwodów. Dwuwymiarowe półprzewodniki, z ich atomowo cienką strukturą i wysoką mobilnością, mogą osiągnąć doskonałą kontrolę elektrostatyczną i charakterystykę w stanie w bardzo krótkich tranzystorach kanałów. Są one uważane za potencjalne materiały kanałowe dla zintegrowanych układów obwodów w węzłach technologicznych sub -1 NM i zwróciły dużą uwagę wiodących globalnych firm chipowych i instytucji badawczych (takich jak Intel, TSMC, Samsung i Europejskie Centrum Microelektroniki) . Jednak dwuwymiarowe tranzystory stoją przed poważnymi efektami przypinania Fermi, co znacznie ogranicza wydajność dwuwymiarowych tranzystorów. Dlatego jak osiągnąć kontakt omowy między dwuwymiarowymi półprzewodnikami i elektrodami metalowymi jest kluczowym czynnikiem przygotowywania wysokowydajnych tranzystorów balistycznych. Ponadto, wysokowydajne dwuwymiarowe tranzystory, które obecnie osiągają na arenie międzynarodowej, oparte są głównie na mechanicznym złuszczaniu lub dwuwymiarowym pojedynczym kryształom w skali centymetrowej. Jak osiągnąć przygotowanie na dużą skalę tranzystorów o wysokiej wydajności oparte na dwuwymiarowych półprzewodnikach na poziomie opłat, jest podstawowym wyzwaniem w zakresie promowania dwuwymiarowej elektroniki od laboratorium do zastosowania przemysłowego (laboratorium).
Niedawno grupa badawcza prowadzona przez akademickiego Penga Lianmao i badacza Qiu Chenguang z School of Electronics University, zaproponowała „teorię zmiany fazy indukowanej przez ITR na Ziemi” w dwuwymiarowym procesie integracji półprzewodnikowej i wynalazł „poziom atomowy na poziomie atomowym Precyzyjne selektywne technologie domieszkowania ”, przełamywając ograniczenie inżynierskie, że głębokość połączenia tradycyjnej implantacji jonowej nie może wynosić mniej niż 5 nanometrów. Po raz pierwszy głębokość domieszkowania źródła i obszaru selekcji drenażu została przesunięta do granicy 0. 5 nanometrów pojedynczej warstwy atomowej, a ultra-skąpowe tranzystory balistyczne kanału zostały przygotowane na dużą skalę w oparciu o Dwuwymiarowe wafle półprzewodników, osiągające idealne styki omowe i charakterystykę przełączania, która może budować przyszłe układy nanometrowej nanometrowej nanometrowej z wyższej wydajności i niższym zużyciem mocy. Odpowiednie wyniki badań zostały opublikowane online w Nature Electronics 27 maja 2024 r. Pod tytułem „Metalizację disiarczkową molibdenu indukowaną przez Yttruim-dopinsowanie dla kontaktów omowych w dwuwymiarowych tranzystorach”.
Te prace badawcze osiągnęły następujące cztery innowacje techniczne:
1. Pionierzono „dwuwymiarową teorię metalizacji indukowanej przez ziemię rzadką”.
Ta technologia przekształca dwuwymiarowy półprzewodnik w obszarze kontaktowym w dwuwymiarowy metal poprzez indukcję domieszkowania atomu itrium. Ten dwuwymiarowy metal jest używany jako warstwa bufora między metalem a półprzewodnikami w celu tłumienia efektu przypinania Fermi na interfejsie. Warstwa bufora działa jako „most” w celu skutecznego poprawy wydajności przenoszenia nośników z metalu do półprzewodnika. Doping atomu itrium skutecznie reguluje pozycję poziomu dwuwymiarowego metalu dwuwymiarowego, aby osiągnąć idealne wyrównanie pasm i omówek urządzenia, przezwyciężając wyzwanie naukowe bariery Schottky'ego związanego z wewnętrznym dwuwymiarowym przejściem fazowym.
Ryc. 1 Teoretyczna ilustracja pojedynczej warstwy atomowej indukowanej domieszkowaniem dwuwymiarowym metalizowanym technologią kontaktu omowej
Po drugie, wynaleziono „technologię domieszkowania na poziomie atomowym”. Trzyetapowy proces domieszkowania na poziomie atomowym ultra-niskiej mocy miękkiej plazmowo-suwo-sourme-source czynne nerwowe odkładanie metalu-vacuum zostało zaprojektowane do skutecznego rozproszenia i wstrzykiwania źródła stałego, domopantem jttrium w drobno wzorzystą powierzchnię styku dwuwymiarową. . Ta nowa strategia dopingu kontaktowego jest zgodna z procesem litografii węzła technologicznego 1NM.
Ryc. 2 Systematyczna charakterystyka dwuwymiarowej metalizacji indukowanej dopingiem na poziomie atomowym
Po trzecie, idealny kontakt omowy osiąga się w dwuwymiarowych półprzewodnikach na poziomie opłat. Rezystancja kontaktowa jest popychana do granicy teoretycznej kwantowej, całkowita rezystancja urządzenia jest tak niska jak 235 · μm, a średnia oporność kontaktowa metody linii przesyłowej (TLM) wynosi tylko 69 ± 13Ω · μm, co spełnia wymagania międzynarodowego międzynarodowego Mapa drogowa technologii półprzewodnikowej dla oporu tranzystorów w przyszłych węzłach obwodów zintegrowanych.
Ryc. 3 Struktura urządzenia i charakterystyka kontaktu omowego podwójnego bramka ultra-short kanał dwuwymiarowy kanał 10 nm
Po czwarte, pokazuje doskonałe kompleksowe właściwości elektryczne w dwuwymiarowych kanałach tranzystorowych na dużą skalę. Wykazuje idealne zachowanie przełączania i może skutecznie tłumić efekt krótkiego kanału. Szybkość balistyczna w temperaturze pokojowej wynosi nawet 79%, średnia huśtawka pod progiem w zakresie prądu czterech wielkości wynosi 67 mV/DEC; Średnia gęstość prądu w stanie jest tak wysoka jak 0. 84MA/μm; Maksymalna nadprzewodnictwo jest zwiększona do 3,2 ms/μm, co jest prawie rzędu wielkości wyższą niż inne podobne dwuwymiarowe urządzenia TMDS.
Rycina 4 Charakterystyka elektryczna Ultra-Short Kanał dwuwymiarowy układ skali tranzystorowej
Ta praca wyjaśnia podstawowy proces dwuwymiarowej technologii zmiany fazy domieszkowanej przez pierwiastek ziem rzadkich z perspektywy mechanizmu fizycznego i pokazuje wykonalność na dużą skalę przygotowania dwuwymiarowych tranzystorów o wysokiej wydajności. Kluczowe elektroniczne parametry urządzenia spełniają wymagania zaawansowanych obwodów zintegrowanych węzłów, pokazując potencjał wydajności dwuwymiarowych półprzewodników w przyszłych zastosowaniach zintegrowanych węzłów oraz zapewniają ważne teoretyczne odniesienie i eksperymentalne podstawy do promowania dwuwymiarowej elektroniki z przemysłu do przemysłu do przemysłu (Laboratorium do fab).
(Pochodzenie z: https://www.cpc.pku.edu.cn/info/1015/2011.htm)