Uma nova tecnologia de doping de doping Yttrium
A tecnologia tradicional baseada em silício está abordando seu limite físico no nó sub--3 nm, e novos materiais semicondutores são urgentemente necessários para obter mais escalonamento de circuitos integrados. Os semicondutores bidimensionais, com sua estrutura atomicamente fina e vantagens de alta mobilidade, podem obter excelente controle eletrostático e características no estado em transistores de canal ultra-curto. Eles são considerados materiais potenciais de canal para chips de circuito integrados no sub -1 NM Technology nós e receberam muita atenção das principais empresas globais de chips de semicondutores e instituições de pesquisa (como Intel, TSMC, Samsung e Centro de Microeletrônicos Europeus) . No entanto, os transistores bidimensionais enfrentam efeitos graves de fixação de fermi de contato de metal-semicondutores, o que restringe bastante o desempenho de transistores bidimensionais. Portanto, como obter contato ôhmico entre semicondutores bidimensionais e eletrodos metálicos é um fator-chave na preparação de transistores balísticos de alto desempenho. Além disso, os transistores bidimensionais de alto desempenho atualmente alcançados internacionalmente são baseados principalmente em esfoliação mecânica ou cristais únicos bidimensionais em escala de centímetro. Como alcançar a preparação em larga escala de transistores de alto desempenho com base nos semicondutores bidimensionais de nível de wafer é o desafio central de promover eletrônicos bidimensionais de laboratório para aplicação industrial (laboratório a fabricar).
Recentemente, o grupo de pesquisa liderado pelo acadêmico Peng Lianmao e pelo pesquisador Qiu Chenguang, da Escola de Eletrônica, da Universidade de Pequim, propôs o "teoria da mudança de fase induzida por Yttrium de Terra Rara" no processo bidimensional de integração de semicondutores e inventou o "nível atômico Tecnologia de dopagem seletiva de precisão ", interrompendo a limitação de engenharia de que a profundidade da junção do implante de íons tradicional não pode ser inferior a 5 nanômetros. Pela primeira vez, a profundidade de doping da área de seleção de origem e drenagem foi empurrada para o limite de 0. 5 nanômetros da camada atômica única, e os transistores balísticos de canal ultra-curto foram preparados em larga escala com base em em larga escala com base em em larga escala com base em uma escala com base em uma grande escala com base em em larga escala com base em uma grande escala com base em uma escala em larga As bolachas semicondutores bidimensionais, alcançando contatos ôhmicos ideais e características de comutação, que têm o potencial de construir lascas futuras sub -1 nó de tecnologia de tecnologia com maior desempenho e menor consumo de energia. Os resultados da pesquisa relevante foram publicados on-line na Nature Electronics em 27 de maio de 2024, sob o título "Metalização induzida por doping Yttruim de dissulfeto de molibdênio para contatos ôhmicos em transistores bidimensionais".
Este trabalho de pesquisa alcançou as quatro inovações técnicas a seguir:
1. A "teoria da metalização bidimensional induzida por terras raras" foi pioneira.
Essa tecnologia transforma o semicondutor bidimensional na área de contato em um metal bidimensional induzindo doping de átomo de Yttrium. Este metal bidimensional é usado como uma camada de tampão entre o metal e o semicondutor para suprimir o efeito de fixação de Fermi na interface. A camada de buffer atua como uma "ponte" para melhorar efetivamente a eficiência da transmissão de transportadores de metal para semicondutor. O doping de átomo de Yttrium regula efetivamente a posição do nível de Fermi do metal bidimensional para obter o alinhamento da banda ideal e o contato ôhmico do dispositivo, superando o desafio científico da barreira schottky inerente à transição de fase bidimensional intrínseca.
Figura 1 Ilustração teórica de uma única camada atômica induzida por doping induzida pela tecnologia de contato ôhmico bidimensional
Segundo, foi inventada a "tecnologia de doping de precisão controlável em nível atômico". Um processo de doping de doping atômico em três etapas de potência ultra-baixa e plasma macia-sola-sola de deposição de metal-vaco . Essa nova estratégia de doping de contato é compatível com o processo de litografia do nó de tecnologia de 1nm.
Figura 2 Caracterização sistemática da metalização bidimensional induzida por doping em nível atômico
Terceiro, o contato ôhmico ideal é alcançado em semicondutores bidimensionais no nível da bolacha. A resistência ao contato é levada ao limite teórico quântico, a resistência total ao dispositivo é tão baixa quanto 235Ω · μm, e o método da linha de transmissão estatística (TLM) a resistência ao contato é de apenas 69 ± 13Ω · μm, que atende aos requisitos do internacional Roteiro de tecnologia semicondutores para a resistência dos transistores em nós futuros de circuitos integrados.
Figura 3 Estrutura do dispositivo e caracterização de contato ôhmico de transistor bidimensional de canal ultra-curto de 10 nm de 10 nm
Quarto, demonstra excelentes propriedades elétricas abrangentes em matrizes de transistores bidimensionais de canal de grande escala. Ele exibe comportamento ideal de comutação e pode efetivamente suprimir o efeito de canal curto. A taxa balística à temperatura ambiente é de tão alta quanto 79%, o SS SSS médio do sublimiar na faixa de quatro magnitude é de 67 mV/dec; A densidade de corrente no estado médio é tão alta quanto 0. 84mA/μm; A transcondutância máxima é aumentada para 3,2ms/μm, o que é quase uma ordem de magnitude maior que outros dispositivos bidimensionais de TMDs bidimensionais.
Figura 4 Características elétricas do canal ultra-curto
Este trabalho explica o processo subjacente do elemento raro do elemento de terras raras dopadas com a tecnologia de mudança de fase bidimensional de uma perspectiva do mecanismo físico e demonstra a viabilidade da preparação de bolsa de grande escala de transistores bidimensionais de alto desempenho. Os principais parâmetros eletrônicos do dispositivo atendem aos requisitos de circuitos integrados de nós avançados, demonstrando o potencial de desempenho de semicondutores bidimensionais em futuras aplicações de circuitos integrados de nó e fornecendo referência teórica importante e base experimental para promover a eletrônica bidimensional de laboratório para indústria (Laboratório para fabricação).
(Origem de: https://www.cpc.pku.edu.cn/info/1015/2011.htm)