Метод устраняет неопределенность в наложении оксидных полупроводниковых слоев

Токио, Япония – 3D-интегральные схемы являются ключевым элементом повышения эффективности электроники для удовлетворения значительных потребностей потребителей. Они постоянно разрабатываются, но воплотить теоретические открытия в реальные устройства непросто. Теперь новая разработка исследовательской группы из Японии может превратить эти теории в реальность.

В исследовании, недавно опубликованном для Симпозиума СБИС 2023, исследователи из Института промышленных наук Токийского университета сообщили о процессе осаждения нанолистовых оксидных полупроводников. Полученный в результате этого процесса оксидный полупроводник обладает высокой подвижностью носителей и надежностью в транзисторах.

3D-интегральные схемы состоят из нескольких слоев, каждый из которых играет свою роль в общей функции. Оксидные полупроводники привлекают большое внимание в качестве материалов для различных компонентов схем, поскольку их можно обрабатывать при низкой температуре, сохраняя при этом высокую подвижность носителей и низкую утечку заряда, а также они способны выдерживать высокие напряжения.

Есть также преимущества в использовании оксидов, а не металлов в процессах, где электроды могут подвергаться воздействию кислорода во время процесса интеграции и окисляться.

Однако разработка процессов, необходимых для надежного нанесения очень тонких слоев оксидных полупроводниковых материалов при производстве устройств, является сложной задачей и до сих пор не полностью разработана. Недавно исследователи сообщили о методе атомно-слоевого осаждения (ALD), который позволяет создавать слои, подходящие для крупномасштабной интеграции.

«Используя наш процесс, мы провели систематическое исследование полевых транзисторов (FET), чтобы установить их ограничения и оптимизировать их свойства», — объясняет ведущий автор исследования Кайто Хикаке. Полевые транзисторы контролируют ток в полупроводнике. «Мы отрегулировали соотношение компонентов и скорректировали условия подготовки, и наши результаты привели к разработке многозатворного нанолистового полевого транзистора для работы в нормальном режиме и высокой надежности».

Результаты показали, что полевой транзистор, изготовленный из выбранного компанией ALD оксидного полупроводника, имеет наилучшие характеристики. Считается, что многозатворный нанолистовой полевой транзистор является первым, сочетающим в себе высокую подвижность носителей и надежность с нормально выключенным режимом работы.

«В быстро развивающихся областях, таких как электроника, важно воплотить результаты проверки концепции в промышленно значимые процессы», — говорит Масахару Кобаяши, старший автор. «Мы считаем, что наше исследование предоставляет надежную технологию, которую можно использовать для производства устройств, отвечающих потребностям рынка в производственных 3D-интегральных схемах с высокой функциональностью».

Результаты этого исследования позволили решить одно из серьезных препятствий в производстве электронных устройств с полупроводниками. Будем надеяться, что это приведет к тому, что больше проектов электроники с высокой функциональностью станут реальными продуктами.