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2020-12-15 17:11 |
新制造工藝可更好地控制碳納米管晶體管
得益于研究人員的持續(xù)推進(jìn)，碳納米 管器件現(xiàn)在正在越來越接近硅的能力，最新的進(jìn)展也在最近舉辦的IEEE電子器件會議IEDM上揭曉。會上，來自臺積電，加州大學(xué)圣地亞哥分校和斯坦福大學(xué)的工程師介紹了一種新的制造工藝，該工藝可以更好地控制碳納米管晶體管。這種控制對于確保在邏輯電路中充當(dāng)晶體管的晶體管完全關(guān)閉時至關(guān)重要。 # -8%g{
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近年來，人們對碳納米管晶體管的興趣有所增加，因為它們有可能比硅晶體管更進(jìn)一步縮小尺寸，并提供一種生產(chǎn)電路堆疊層的方法比在硅中做起來容易得多。 5L J0V
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該團(tuán)隊發(fā)明了一種生產(chǎn)更好的柵極電介質(zhì)（gate dielectric）的工藝。那是柵電極和晶體管溝道區(qū)之間的絕緣層。在操作中，柵極處的電壓會在溝道區(qū)中建立電場，從而切斷電流。 QH gkfo
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然而，隨著幾十年來硅晶體管的規(guī)模縮小，由二氧化硅制成的絕緣層必須越來越薄，以便使用較少的電壓來控制電流，從而降低了能耗。最終，絕緣屏障非常薄，以至于電荷實際上可以通過它隧穿，從而帶來電流泄漏并浪費能量。 {YF(6wVl
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大約十多年前，硅半導(dǎo)體工業(yè)通過切換到新的介電材料二氧化鉿（hafnium dioxide）解決了這個問題。與先前使用的二氧化硅相比，該材料具有較高的介電常數(shù)（high-k），這意味著相對較厚的高k介電層在電氣上等效于非常薄的氧化硅層。 8M8Odz\3 q
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碳納米管晶體管還使用HfO 2柵極電介質(zhì)。碳納米管的問題在于，它們不允許在控制按比例縮小的設(shè)備所需的薄層中形成電介質(zhì)。 kV@?Oj.&I,
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沉積high-k電介質(zhì)的方法稱為原子層沉積。顧名思義，它一次可建造一個原子層的材料。但是，它需要一個開始的地方。在硅中，這是在表面自然形成的原子的原子薄層。 3#N`n |UgC
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碳納米管不提供這種立足點來開始沉積。它們不會自然形成氧化物層，畢竟二氧化碳和一氧化碳都是氣體。納米管中任何會導(dǎo)致所需“懸掛鍵”（dangling bonds）的缺陷都會限制其傳導(dǎo)電流的能力。 j]
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