바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 회장] (이하 "AIST")NanoElectronics Research Division[연구 부서장 Yasuda Tetsuji] Wen Hsin Chang AIST의 특별 연구원, Irisawa Toshifumi, 3D Integrated Systems Group 및 같은 부서의 연구원 인 Maeda Tatsuro는 Silicon (SI)게르마늄 (라이트닝 바카라)10 nm 이하입니다 또한,이 나노 미터 수준의 균일 한 Ultra-Thin 라이트닝 바카라 필름이 절연 필름 사이에 끼워질 때, 초현속 라이트닝 바카라 필름의 전자가 얻어진다이동성크게 향상되는 것으로 밝혀졌습니다 이 현상은 절연 필름 사이에 5 nm 이하의 샌드위치 된 반도체 박막에서 기존의 지혜를 뒤집습니다 여기서 반도체의 균일 성 및 필름 두께 변동의 영향으로 인해 전자 이동성이 상당히 감소합니다
라이트닝 바카라는 전통적입니다대규모 통합 회로 (LSI)에 사용 된 SI와 비교하여 이동성이 높고 더 많은 전류가 더 낮은 전압으로 흐르도록하므로 SI를 라이트닝 바카라로 교체하면 LSI 속도를 높일 수 있습니다 이번에는반도체 전송기술의 발전으로서, 단열 필름 사이에 샌드위치 된 10nm 미만의 초소형 구조가 라이트닝 바카라 LSI (라이트닝 바카라-LSI)를 달성하기위한 주요 단계라는 사실은 빠르고 전력 소비를 줄일 것으로 예상됩니다 또한, 이번에 발견 한 초현대형 라이트닝 바카라 필름의 전자 이동성은 고성능 초대형 전력 라이트닝 바카라-LSI를 실현할뿐만 아니라 새로운 전자 및 광학 장치에도 적용될 것으로 예상된다
이 기술에 대한 자세한 내용은 6 월 5 일부터 8 일까지 교토에서 개최 될 2017 VLSI 기술 심포지엄에서 발표 될 예정입니다
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| thenmission 전자 현미경 초대형 라이트닝 바카라 구조 횡단면 |
휴대용 정보 장치의 광범위한 사용과 IT 장치의 전력 소비 증가로 인해 전자 정보 장치의 전력 소비를 줄여야합니다 이를 위해 개별 LSI가 개인에 포함됩니다Transtor의 작동 전압 감소 효과적입니다 지금까지 트랜지스터미니 화작동 전압은 점차 감소되었지만 지금까지 LSIS에서 사용 된 SI의 물리적 특성의 물리적 한계에 가까워졌으며 최근에는 약 1V에 정체되어 있습니다 따라서 SI보다 더 많은 전자입니다홀10477_10524
라이트닝 바카라는 트랜지스터 현상이 처음 관찰 된 반도체로 알려져있다 SI는 오랫동안 통합하기 쉽기 때문에 트랜지스터에 사용되어 왔지만 2000 년경 라이트닝 바카라의 본질적으로 높은 트랜지스터 성능이 재평가되었습니다 AIST는 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 기관의 "차세대 반도체 자료 및 공정 인프라 (MIRAI) 프로젝트 (2001-2000)"에서 고성능 라이트닝 바카라 트랜지스터를 연구하기 시작했으며, 일본의 과학 우선 연구 및 개발 지원 프로그램 (2009-2003)의 홍보 연구를 위해 일본 사회에서 일한 후 (2009-2003), 그리고 Green Nanoelectronics Center, Projected in The Collaboratoration Center, The Collaborative Center, The The Green Nanoelectronics Center 나노 엑사 닉 연구 부서 (무료 바카라 : 세계 최초의 고품질 무료 바카라마늄 플랫폼,AIST Press가 2014 년 6 월 9 일 발표) 이 기간 동안 라이트닝 바카라 트랜지스터 성능 향상을 목표로하는 기술의 다양한 요소가 꾸준히 진행되었지만 처음에는 실질적으로 사용될 것으로 예상되는 기간이 무대 뒤에서 진행되었습니다 고품질단결정주요 요인은 라이트닝 바카라 박막을 형성하는 데 어려움이 있으며 AIST는 자체 저온 적층 기술과 고급 반도체 전송 방법을 사용하여 고품질 라이트닝 바카라 박막을 형성하는 기술을 개발했습니다
반도체 전달 기술을 개선함으로써, 우리는 두께가 10 nm 인 라이트닝 바카라 단일 결정 박막을 생성하는 방법을 개발했습니다 그림 1은 이번에 개발 된 Ultra-thin 라이트닝 바카라 구조 형성 방법 인 HELLO (HELERO-LAYER LIFT-OFF) 방법의 개요를 보여줍니다 첫째, 갈륨 아스 나이드 (GAAS) 기질에서릴리스 레이어알루미늄 아르 세 나이드 (ALAS) 층이 형성되며, 고품질 울트라 얇은 필름 게르마늄/실리콘 게르미늄/게르마늄 (라이트닝 바카라/SI라이트닝 바카라/라이트닝 바카라) 다층 필름 구조가 필름 상단에 추가됩니다Heteroepitaxial Growth시그 레이어는 아래에 설명 된대로 선택됩니다에칭이것은 프로세스에서 에칭 스톱 레이어가됩니다 여기서, 핵심은 화학적 특성이 상당히 다르지만 ALAS 층 및 SI라이트닝 바카라 층과 같은 라이트닝 바카라 결정의 격자와 일치하는 결정을 재배하는 것입니다 그 후, 알루미늄 산화 알루미늄 (al2O3) 절연 필름이 퇴적되었습니다 al2O3/라이트닝 바카라/si라이트닝 바카라/라이트닝 바카라/alas 층이 부분적으로 에칭 된 다음 실리콘 이산화 실리콘 (sio2) 필름이 부착 된 Si 기판에 부착 방출 층인 ALAS 층 만 화학 용액으로 용해되면 GAAS 기판이 제거됩니다2O3/라이트닝 바카라/si라이트닝 바카라/라이트닝 바카라 층이 획득되는 Si 기판이 얻어진다 또한, 전달 된 라이트닝 바카라/SI라이트닝 바카라/라이트닝 바카라 층의 상부 라이트닝 바카라 층 및 시그 층이 선택되고 순차적으로 제거되면, 균일 한 초박형 라이트닝 바카라 구조가 절연 필름에 형성된다 마지막으로, 필름 두께는 원자 층 수준 에서이 초현속 라이트닝 바카라 구조를 반복적으로 에칭함으로써 정확하게 제어된다
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| 그림 1 : Ultra-Thin 라이트닝 바카라 구조의 형성 과정 |
이 울트라 얇은 라이트닝 바카라 구조의 단면 변속기 전자 현미경 이미지는 그림 2에 나와 있습니다 상단 및 하단 Al2O3절연 필름 사이에 샌드위치 된 명확하게 라이트닝 바카라 격자 이미지가 관찰되었으며, (a) 3 nm 및 (b) 9 nm의 균일 한 단결정 라이트닝 바카라 초트 라틴 필름은 조밀 한 필름 두께 제어 방법에 의해 형성된다 그림 2는 프로토 타입 트랜지스터 이후의 사진을 바닥에 SIO2필름이 부착 된 Si 기판, 상단에는 Tantalum 질화물 (TAN)으로 만든 금속 게이트 전극 층이 있습니다
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| 그림 2 Ultra-Thin 라이트닝 바카라 구조 단면의 전송 전자 현미경 이미지 |
또한, 13 nm에서 3 nm 두께 사이의 단결정 울트라틴 라이트닝 바카라 필름의 전자 이동성전자 밀도의존성이 확인되면 필름이 13 nm에서 3 nm로 얇아지면서 전자 이동성이 갑자기 증가했습니다 (그림 3) 시트 전자 밀도 5x1012CM-2, 이동성은 25 배로 증가했습니다 과거에는 상부 및 하부 단열 층과 반도체 박막 사이에 샌드위치 된 SI 및 라이트닝 바카라와 같은 반도체 박막에서 반도체 박막의 두께 변동의 영향이 증가하고 전자 이동성은 5 nm 이하의 필름 두께에서 상당히 감소 된 것으로보고되었다 그러나이 발견은 지금까지 일반적인 지식을 뒤집겠다고 말할 수 있습니다
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| 그림 3 초대형 라이트닝 바카라 층에서 전자 이동성의 전자 밀도 의존성 |
이번에는 발견 된 현상은 나노 구조화로 인한 것이며, 초박형 라이트닝 바카라 구조는 단결정 라이트닝 바카라에너지 밴드 구조때문이라고 생각됩니다 큰 변화를 겪었습니다 이것은첫 번째 원칙 계산에 따르면, 10 nm 미만의 라이트닝 바카라 구조는 양자 구조이며 (001)의 전자와 함께Crystal Axis방향으로 제한되면 전자는 선택적으로 그것을 점유합니다L Valley유효 질량크게 줄어들고 효과적인 질량이 작습니다γvalley수축하면 γ 계곡의 전자 점유가 증가합니다 (그림 4) 결과적으로, 전자 전도에 기여하는 작은 효과적인 질량을 가진 전자가 증가하여 전자 이동성이 증가하는 것으로 여겨진다 본 연구 결과는이 첫 번째 원칙 계산의 예측을 뒷받침하는 최초의 실험 결과입니다
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| 그림 4 라이트닝 바카라 박막의 에너지 밴드 구조 ((a) 필름 두께 10 nm, (b) 필름 두께 10 nm 이하) |
라이트닝 바카라의 초박형 필름으로 인한 에너지 밴드 구조의 변조는 전자 및 구멍과 같은 운반체의 전송 특성에 상당한 변화를 초래한다 이 특성은 초 저전력 LSI뿐만 아니라 양자 효과 장치 및 광학 장치의 새로운 응용 프로그램에도 기여할 것으로 예상됩니다
올해의 결과는 라이트닝 바카라-LSI의 실현을위한 주요 촉매이지만,이 메커니즘의 물리적 메커니즘은 여전히 알려지지 않았으며, 이동성의 추가 개선이 가능할 것으로 예상된다 우리는 향후 2 년 안에 매우 정확한 얇은 공정을 확립하여 이동성이 향상되고 메커니즘을 명확하게 보여줍니다 이 회사는 또한 3 년 이내에 기술을 민간 기업 및 기타 회사에 이전하는 것을 목표로합니다