Jauns yttrium dopinga tehnoloģijas izrāviens 2D tranzistora ierobežojums
Tradicionālā silīcija balstītā tehnoloģija tuvojas tā fiziskajai robežai sub -3 NM mezglā, un jauni pusvadītāju materiāli ir steidzami nepieciešami, lai panāktu turpmāku integrētu shēmu mērogošanu. Divdimensiju pusvadītāji ar to atomiski plānu struktūru un lielām mobilitātes priekšrocībām var sasniegt lielisku elektrostatisko vadību un stāvokļa īpašības īpaši īsu kanālu tranzistoros. Tie tiek uzskatīti par potenciālajiem kanālu materiāliem integrētām shēmas mikroshēmām apakšdaļā -1 NM tehnoloģijas mezglos, un tiem ir pievērsta liela uzmanība no vadošajiem globālajiem pusvadītāju mikroshēmu uzņēmumiem un pētniecības institūcijām (piemēram, Intel, TSMC, Samsung un Eiropas mikroelektronikas centrs) Apvidū Tomēr divdimensiju tranzistori saskaras ar nopietniem metāla semikondu kontakta Fermi piespraušanas efektiem, kas ievērojami ierobežo divdimensiju tranzistoru veiktspēju. Tāpēc, kā sasniegt omisko kontaktu starp divdimensiju pusvadītājiem un metāla elektrodiem, ir galvenais faktors augstas veiktspējas ballistisko tranzistoru sagatavošanā. Turklāt augstas veiktspējas divdimensiju tranzistori, kas pašlaik tiek sasniegti starptautiskā mērogā, galvenokārt balstās uz mehānisku pīlingu vai centimetra mēroga divdimensiju vienkristāliem. Kā panākt liela mēroga augstas veiktspējas tranzistoru sagatavošanu, pamatojoties uz vafeļu līmeņa divdimensiju pusvadītājiem, ir galvenais izaicinājums divdimensiju elektronikas veicināšanai no laboratorijas uz rūpniecisko pielietojumu (laboratorija līdz FAB).
Nesen pētniecības grupa, kuru vadīja akadēmiķis Pengs Lianmao un pētnieks Qiu Chenguang no Pekinas universitātes Elektronikas skolas, ierosināja "retzemju artrium inducētās fāzes maiņas teoriju" divdimensiju pusvadītāju integrācijas procesā un izgudroja "atomu līmeņa atomu līmeņa Precīzi selektīvā dopinga tehnoloģija ", izlaižot inženiertehnisko ierobežojumu, ka tradicionālās jonu implantācijas krustojuma dziļums nevar būt mazāks par 5 nanometriem. Pirmoreiz avota un notekas atlases laukuma dopinga dziļums tika virzīts līdz 0. Divdimensiju pusvadītāju vafeles, ideālu omisko kontaktu sasniegšana un komutācijas īpašības, kurām ir potenciāls veidot nākotnes sub -1 nanometru tehnoloģijas mezglu mikroshēmas ar augstāku veiktspēju un zemāku enerģijas patēriņu. Attiecīgie pētījumu rezultāti tika publicēti tiešsaistē dabas elektronikā 2024. gada 27. maijā ar nosaukumu "Yttruim-Doping izraisīta molibdēna disulfīda metalizācija omiskiem kontaktiem divdimensiju tranzistoros".
Šis pētniecības darbs ir sasniedzis šādus četrus tehniskos jauninājumus:
1. "Retzemju elements, kas izraisīja divdimensiju metālizācijas teoriju", bija aizsprostots.
Šī tehnoloģija pārveido divdimensiju pusvadītāju kontakta apgabalā par divdimensiju metālu, inducējot yttrium atom dopingu. Šis divdimensiju metāls tiek izmantots kā bufera slānis starp metālu un pusvadītāju, lai nomāktu Fermi piespraušanas efektu saskarnē. Bufera slānis darbojas kā "tilts", lai efektīvi uzlabotu pārvadātāju pārnešanas efektivitāti no metāla uz pusvadītāju. Yttrium Atom Doping efektīvi regulē divdimensiju metāla Fermi līmeņa stāvokli, lai panāktu ideālu joslu izlīdzināšanu un ierīces omisko kontaktu, pārvarot Schottky barjeras zinātnisko izaicinājumu, kas raksturīgs raksturīgajai divdimensiju fāzes pārejai.
1. attēls
Otrkārt, tika izgudrots "atomu līmeņa kontrolējama precizitātes dopinga tehnoloģija". Īpaši zemas jaudas mīkstas plazmas-cietā avota aktīvā metāla nogulsnēšanās-vacuum atkvēlināšanas trīs soļu atomu līmeņa dopinga process tika izstrādāts, lai efektīvi izkliedētu un ievadītu cietā stāvokļa avota palīgvielu yttrium atomus smalki rakstainā divdimensiju kontakta laukuma virsmā Apvidū Šī jaunā kontakta dopinga stratēģija ir saderīga ar 1nm tehnoloģijas mezgla litogrāfijas procesu.
2. attēls Sistemātisks atomu līmeņa dopinga izraisītas divdimensiju metalizācijas raksturojums
Treškārt, ideāls omiskais kontakts tiek sasniegts vafeļu līmeņa divdimensiju pusvadītājos. Kontakta pretestība tiek nospiesta uz kvantu teorētisko robežu, kopējā ierīces pretestība ir tikpat zema kā 235Ω · μm, un statistiskās pārvades līnijas metode (TLM) vidējā kontakta pretestība ir tikai 69 ± 13Ω · μm, kas atbilst starptautiskās prasībām, kas saistītas ar starptautisko prasībām prasībām, kas saistītas ar starptautisko prasībām prasībām, kas saistītas ar starptautisko prasībām prasībām, kas saistītas ar starptautisko prasībām prasībām, kas saistītas ar starptautisko prasībām prasībām, kas saistītas ar starptautisko prasībām prasībām, kas saistītas ar starptautisko prasībām prasībām. Pusvadītāju tehnoloģiju ceļvedis tranzistoru izturībai turpmākajos integrēto shēmu mezglos.
3. attēls Ierīces struktūra un duālā vārtu 10 nm ultra-short kanāla divdimensiju tranzistora omiskā kontakta raksturojums
Ceturtkārt, tas demonstrē izcilas visaptverošas elektriskās īpašības liela mēroga ultra-īsā kanāla divdimensiju tranzistora blokos. Tas uzrāda ideālu pārslēgšanas uzvedību un var efektīvi nomākt īso kanāla efektu. Istabas temperatūras ballistiskā ātrums ir pat 79%, vidējais apakšslasošā šūpoles SS četru magnitude strāvas diapazonā ir 67MV/dec. Vidējais stāvokļa strāvas blīvums ir tikpat liels kā 0. 84mA/μm; Maksimālā transkonduktivitāte tiek palielināta līdz 3,2 ms/μM, kas ir gandrīz lielāks par lielumu augstāks nekā citās līdzīgās divdimensiju TMD ierīcēs.
4. attēls
Šis darbs izskaidro retzemju elementa pamatā esošo procesu yttrium leģēta divdimensiju fāžu maiņas tehnoloģija no fiziskā mehānisma viedokļa un parāda liela mēroga vafeļu līmeņa preparāta lielas veiktspējas divdimensiju tranzistorus. Galvenie ierīces elektroniskie parametri atbilst uzlaboto mezglu integrēto shēmu prasībām, parādot divdimensiju pusvadītāju veiktspējas potenciālu turpmākajos mezglu integrētās shēmas lietojumos un nodrošinot svarīgu teorētisku atsauci un eksperimentālu pamatu divdimensiju elektronikas veicināšanai no laboratorijas uz rūpniecību (Labor-fab).
(Izcelsme no: https://www.cpc.pku.edu.cn/info/1015/2011.htm)