13.12.2018

Сделан 3D-транзистор размером 3 нм

Модифицированный метод термического атомно-слоевого травления (thermal ALE) представили исследователи MIT и Колорадского университета. Технология позволяет последовательно удалять с поверхности сформированного на чипе полупроводника слои толщиной 0.02 нм за итерацию. Это дает возможность создавать компоненты с недостижимой до сих пор точностью.

Исследователи сформировали с использованием нового метода 3D-транзисторы FinFET размером 5 нм и даже 2.5 нм. Испытания продемонстрировали - транзисторы, как и ожидалось, обладают большей энергоэффективностью (примерно на 60%), а также показывают более высокий контраст включенного и выключенного состояния среди всех известных FinFET транзисторов.

Традиционные методы ALE подразумевают использование ионизированной плазмы, которая удаляет с поверхности материала атомы буквально поштучно. Минус этого метода - повреждение поверхности. Метод термического атомно-слоевого травления изобрели в 2016 году. Его ключевая особенность - использование химической реакции, которую называют "обмен лигандами". В этом процессе ион одной смеси, называемый лигандом, поскольку он связан с атомами металла, заменяется лигандом из другой смеси. Удаление химикалий вызывает удаление отдельных атомов с обрабатываемой поверхности.

Первоначально метод работал только с оксидами, но на этот раз исследователи научились обрабатывать полупроводник, используя тот же самый реактор, который применяется для ALD (напыления атомного слоя). В эксперименте использовался легированный полупроводниковый материал - InGaAs (арсенид индия-галлия), известный как более быстрая и энергоэффективная альтернатива кремнию.

Исследователи подвергли этот материал воздействию фтористого водорода, что позволило сформировать атомный слой фторида металла на поверхности. Затем в ход пошло органическое соединение под названием диметиалюминийхлорид (DMAC). Процесс обмена лигандов происходил на слое фторида металла. После удаления DMAC, вместе с ним удаляются и отдельные атомы с поверхности.

Если теперь повторить процесс несколько сотен раз, произойдет необходимое утончение заготовки 3D-транзистора. Процесс напоминает чистку луковицы слой за слоем или химическую шлифовку. Затем в другом реакторе исследователи сформировали "затвор" - металлический элемент, необходимый для управление транзистором.

Поскольку модифицированный метод ALE очень схож с ALD, для него можно использовать тот же реактор, который используется для осаждения металлических пленок. Требуется лишь небольшая модернизация для того, чтобы работать с новыми газами для осаждения сразу же после травления. Возможно это позволит внедрить новый подход в существующие техпроцессы без особых хлопот.

Интересно, доберется ли новый метод до стадии коммерческого производства, кто начнет его использовать, а также сколько времени на это уйдет?

Алексей Бойко

Источники:

1. www.mforum.ru
2. news.mit.edu