Нове прориво -транзисторне обмеження технології Yttrium 2D
Традиційна технологія на основі кремнію наближається до її фізичної межі на вузлі Sub -3 нм, а нові напівпровідникові матеріали терміново необхідні для досягнення подальшого масштабування інтегрованих схем. Двовимірні напівпровідники з їх атомічно тонкою структурою та високими перевагами рухливості можуть досягти відмінних електростатичних та станційних характеристик у транзисторах надкоротних каналів. Вони розглядаються як потенційні матеріали каналів для інтегрованих мікросхемних мікросхем у вузлах технологій Sub -1 NM і привернули велику увагу від провідних глобальних напівпровідникових компаній та науково -дослідних установ (таких як Intel, TSMC, Samsung та Європейський центр мікроелектроніки) . Однак двовимірні транзистори стикаються з серйозними наслідками для контакту з металевопровідником, що контактує з фермі, що значно обмежує ефективність двовимірних транзисторів. Тому як досягти омічного контакту між двовимірними напівпровідниками та металевими електродами є ключовим фактором підготовки високопродуктивних балістичних транзисторів. Крім того, високоефективні двовимірні транзистори, які зараз досягаються на міжнародному рівні, здебільшого базуються на механічному відлущуванні або двовимірних одновимірних монокристалах. Як досягти масштабної підготовки високопродуктивних транзисторів на основі двовимірних напівпровідників на рівні вафельних рівня є основним завданням сприяння двовимірній електроніці від лабораторного до промислового застосування (лабораторія до фабри).
Нещодавно дослідницька група під керівництвом академіка Пенгмао та дослідника Цю Ченгуанга зі Школи електроніки, Пекінський університет, запропонував "теорію змін рідкісної землі ітрію" в процесі двовимірного напівпровідникового інтеграції та винайшов "атомний рівень атомного рівня Точна селективна технологія допінгу ", прориваючи інженерне обмеження, що глибина стику традиційної іонної імплантації не може бути менше 5 нанометрів. Вперше глибина допінгу ділянки джерела та вибору стоку була висунута до межі 0. Двовимірні напівпровідникові вафлі, досягнення ідеальних омічних контактів та характеристик комутації, які мають потенціал для створення майбутніх суб -1 нанометрових мікросхем технологічних мікросхем з більш високою продуктивністю та меншим споживанням електроенергії. Відповідні результати досліджень були опубліковані в Інтернеті в Nature Electronics 27 травня 2024 р. Під назвою "Іттруїм-індукована металізація молібдена дисульфіду для омічних контактів у двовимірних транзисторах".
Ця дослідницька робота досягла наступних чотирьох технічних інновацій:
1. "Рідкісний земляний елемент, що викликав двовимірну теорію металу", був піонерним.
Ця технологія перетворює двовимірний напівпровідник у контактній зоні на двовимірний метал, індукуючи допінг атома ітрію. Цей двовимірний метал використовується як буферний шар між металом і напівпровідником для придушення ефекту закріплення Фермі в інтерфейсі. Бферний шар діє як "міст" для ефективного підвищення ефективності передачі носіїв від металу до напівпровідника. Допінг атома yttrium ефективно регулює положення рівня Фермі двовимірного металу для досягнення ідеального вирівнювання смуги та омічного контакту пристрою, подолавши науковий виклик Шоткі-бар'єру, притаманного внутрішньому двовимірному фазі.
Малюнок 1 Теоретична ілюстрація одиночного атомного шару, що індукується допінгом, двовимірна металізована омічна контактна технологія
По-друге, було винайдено "Технологія точної допінгу на атомному рівні". Триступеневий атомний допінг процесу ультра-низької потужності м'якого плазмоводу-джерела активного відпалу осадження металу та вакуум був розроблений для ефективного розповсюдження та введення твердотільного джерела допантного атома ітрію в тонко з візерункову поверхню контакту . Ця нова контактна стратегія допінгу сумісна з процесом літографії технологічного вузла 1 НМ.
Фігура 2 Систематична характеристика двовимірної металізації, спричиненого допінгом атомного рівня
По-третє, ідеальний омічний контакт досягається у двовимірних напівпровідниках на рівні вафель. Контактний опір підштовхується до квантової теоретичної межі, загальний опір пристрою становить 235 Ом · мкм, а середній опір контакту статистичної передачі (TLM) становить лише 69 ± 13 Ом · мкм, що відповідає вимогам міжнародного Дорожня карта напівпровідникової технології для опору транзисторів у майбутніх вузлах інтегрованих схем.
Малюнок 3 Структура пристрою та омічна контактна характеристика двовимірного двовимірного транзистора ультрасорного каналу з двома ворітами 10 нм
По-четверте, він демонструє чудові комплексні електричні властивості у масштабних двовимірних транзисторних масивах ультрасорного каналу. Він демонструє ідеальну поведінку комутації і може ефективно придушити ефект короткого каналу. Балістична швидкість кімнатної температури до 79%, середній підпороговий розгойд SS в чотиригнітному струмі-67 МВ/грудень; Середня щільність струму на державі така ж висока, як 0. 84 мА/мкм; Максимальна транспровідність збільшується до 3,2 мс/мкм, що майже на порядок вище, ніж інші подібні двовимірні пристрої TMDS.
Малюнок 4 Електричні характеристики ультрасорного каналу двовимірного масиву транзисторної шкали
Ця робота пояснює основний процес рідкісного елемента земного елемента ітрію, пов'язаної з двовимірною технологією зміни фази з точки зору фізичного механізму, і демонструє доцільність масштабного підготовки на рівні вафельного рівня високоефективних двовимірних транзисторів. Ключові електронні параметри пристрою відповідають вимогам вдосконалених вузлів інтегрованих схем, демонструючи потенціал продуктивності двовимірних напівпровідників у майбутніх додатках інтегрованих схем, забезпечуючи важливу теоретичну та експериментальну основу для просування двовимірної електроніки від лабораторії до промисловості (Лабораторія-ФАБ).
(Походження від: https://www.cpc.pku.edu.cn/info/1015/2011.htm)