논리 바카라 주소의 성능 향상에 핵심적인 트랜지스터 재료가 개발되었습니다

Chang Wen Hsin의 Chang Wen Hsin, Device Technology Research Division, National Advanced Industrial Science and Technology (이하 "AIST"), Hatayama Shogo, AIST의 특별 연구원, Saito Yuta, Okada Naoya 및 Irisawa Hisashi와 함께 Miyata와 함께 일할 것입니다 메트로폴리탄 대학교, 도쿄 대도시 대학교 미야타 코미츠 부교수와 협력하여₂TE₃)/몰리브덴 이황화 (MOS₂)van der Waals 인터페이스성공적으로 제작되었고 N- 타입 MOS₂Transtor우리는 성능 향상에 크게 기여하는 접촉 인터페이스 저항 (낮은 접점 저항)을 줄이는 기술을 개발했습니다

mos₂2 차원 결정 구조전이 금속 디칼 코게 나이드 (TMDC)라는 자료이며 차세대 트바카라 주소채널사용하기위한 바카라 주소 자료로 큰 관심을 기울이고 있습니다 그러나 일반적인 금속 전극 및 MOS₂접촉 표면의 높은 접촉 저항은 트바카라 주소의 성능 향상을 방해했습니다 이번에는 MOS₂위계층 재료SB₂TE₃를 입금함으로써 트바카라 주소의 접촉 저항을 크게 줄이는 데 성공했습니다 또한 SB₂TE₃의 높은 열 안정성으로 제작되었습니다₂트랜지스터는 바카라 주소 제조 공정에 대해 충분한 내열성을 나타낼 것으로 예상됩니다 이번에 개발 된 기술은 MOS₂차세대 트바카라 주소에서 접촉 저항 문제를 근본적으로 해결할 가능성이 있습니다논리 바카라 주소가 될 것으로 예상되는 2 차원 재료 트바카라 주소의 성능 향상에 크게 기여할 것입니다

이 연구의 세부 사항은 2023 년 2 월 10 일 (중앙 유럽 시간)에 전자 관련 재료를 다루기 위해 도입 될 것입니다고급 전자 재료"

팁CMOS9980_10140NanoSheet구조 제안,2 nm 생성의 기술 일 것으로 예상됩니다 또한 2 NM 기술을 넘어 경제 무역 산업부에서 구할 수 있습니다바카라 주소 및 디지털 산업 전략 검토위원회향상된 개발을 언급합니다 2 NM 기술을 넘어서는 합리적인 기술입니다Bandgap10448_10604 |를 유지하면서 원자 층 두께에서 SI보다 더 나은 바카라 주소 특성을 나타낼 것으로 예상된다 그러나 2 차원 재료 트랜지스터의 실제 적용을 실현하기 위해 극복해야 할 많은 기술적 인 과제가 있으며, 전 세계의 연구 기관과 회사에서 연구가 적극적으로 수행되었습니다

TMDC는 1 nm 미만의 원자 층 영역에서도 높은 전도도를 유지할 수 있기 때문에 차세대 트바카라 주소의 채널 재료로 큰 관심을 끌고 있습니다 AIST는 일본 과학 기술 기관 전략적 창조적 인 연구 촉진 팀 유형 연구 (CREST) 프로젝트에서 고성능 TMDC 트바카라 주소에 대한 연구를 수행했습니다 "원자 계층 이종 구조 장치의 시연 및 3D 통합 LSI를위한 원자 층 증착 프로세스의 개발 : Tokyo Metropolitan University와의 공동 구현 프로세스의 개발" 기존의 TMDC 트바카라 주소 개발에서, 텅스텐 (W), 티타늄 (TI), 크롬 (CR), 니켈 (NI), 팔라듐 (PD) 및 금 (AU)과 같은 금속 전극이 주로 사용되었다 그러나, 이들 금속 전극과 TMDC 사이의 계면은 높은 접촉 저항을 나타내며, 이는 TMDC 트바카라 주소의 구동 전류를 억제하고 장치 성능을 향상시키지 않는 것으로 알려져있다 이것은 금속 전극/TMDC Junction Interface에 있습니다Fermi Level (FLP)의 Pinning 현상인터페이스에서 잠재적 장벽을 줄이기가 어렵습니다 최근에 바카라 주소 제조업체와 연구 기관은 FLP를 제거하기 위해 TMDC 접촉 형성 기술을 개발하고 있습니다 TSMC와 Intel에서 Bismuth (Bi) 및 Antimony (SB)Semi-Metal를 사용하는 것으로보고되었습니다 접촉 자료는 접촉 저항을 크게 줄입니다 그러나 BI는 녹는 점 (약 270 ° C)과 열 안정성이 낮으므로 열 저항이 400 ° C 이상인 바카라 주소 제조 공정에 적용하기가 어렵습니다 따라서 차세대 트랜지스터의 성능을 향상시키기 위해서는 내열성이 높은 전극 재료를 개발하고 TMDC와의 접촉 저항을 감소시켜야합니다

이 연구 및 개발은 JST Crest, JST Forest Project 및 JSPS Research Fund에 의해 지원됩니다

이 연구에서 MOS는 가장 대표적인 TMDC 중 하나입니다₂를 사용하여 제작되었습니다 접촉 자료로서 SB₂TE₃에 중점을 둡니다 SB₂TE₃많은 원자의 층 구조이며, 층은 반 데르 발스 힘이라는 약한 결합으로 연결됩니다 또한 SB₂TE₃BI 및 SB와 같은 반 매도적 특성 (좁은 밴드 갭 : 02–03 eV)을 나타냅니다 또한 SB₂TE₃BI 등보다 높습니다 이러한 기능은 다음과 같습니다 SB₂TE₃또한 층상 재료입니다₂₂TE₃를 사용함으로써, 우리는 높은 내열 저항을 유지하면서 낮은 접촉 저항이 달성 될 수 있다고 생각했다 AIST의 그룹은 지금까지 SB₂TE₃에 대한 장기 연구에서, 우리는 기판 및 기저 재료의 표면과 평행 한 층 재료를 형성하기위한 노하우를 축적했습니다 따라서 이번에는 대량 생산에 적합합니다스퍼터링 방법₂SB 상단₂TE₃| 형성되고 SB₂TE₃/mos₂| Van der Waals 인터페이스는 연락처 인터페이스에서 형성됩니다변속기 전자 현미경 (TEM)그림 1에서 SB₂TE₃/mos₂라미네이트 필름 구조의 TEM 단면 사진과 해당 원자 배열을 보여줍니다 SB₂TE₃그리고 MOS₂결정 성이 좋은 층 구조를 갖습니다 SB₂TE₃/mos₂의 TEM 사진 두 재료의 원자 배열이 일치 함을 보여줍니다이 라미네이트 필름에는 반 데르 발스 인터페이스가 있음을 확인합니다

일반적으로 400 ° C 이상의 내열 저항은 통합 회로의 배선 공정에서 실질적으로 사용하기위한 중요한 요구 사항입니다 그래서 SB₂TE₃/mos₂적층 필름 구조의 내열성이 조사되었습니다 열처리 전후, MOS₂단일 레이어 구조 유지라만 분광법또한, 단면 TEM 사진 (그림 2)에서 SB₂TE₃/mos₂라미네이트 필름 구조는 450 ° C에서 열처리를 겪은 후에도 우수한 결정도 및 반 데르 발스 인터페이스를 유지한다는 것이 밝혀졌습니다

SB₂TE₃/mos₂우리는 Van der Waals 인터페이스 형성이 트바카라 주소 특성에 어떤 영향을 미치는지 조사했습니다 MOS₂트바카라 주소의 전류-전압 특성 비교를 보여줍니다 N 형 트바카라 주소 작동을 보여 주면서 SB₂TE₃전극이있는 트바카라 주소의 구동 전류는 4-30 회 향상된 것으로 밝혀졌습니다 이러한 주행 전류의 상당한 증가는 접촉 저항을 줄이는 데 주요 요인으로 생각되며, 실제로 MOS₂트바카라 주소의 접촉 저항을 찾은 결과는 그림 4에 나와 있습니다 SB₂TE₃전극이있는 트랜지스터의 접촉 저항 값은 SB 전극을 사용할 때보다 약 1 배 낮으며, 현재까지 세계에서 가장 작은 보고서 인 BI 전극을 사용할 때 접촉 저항 값과 비교할 수있는 것으로 밝혀졌습니다 SB 및 BI 전극은 바카라 주소 제조 후 고온을 견딜 수 없으며 바카라 주소 장치에 사용하기에 적합하지 않습니다 SB₂TE₃전극은 400 ° C 이상의 내열 저항을 나타내지 만, BI 전극과 비교할 수있는 낮은 접촉 저항 값을 달성하므로이를 세계에서 처음으로 달성 한 보고서로 만듭니다

위와 같이, sb₂TE₃/mos₂우리는 인터페이스의 낮은 접촉 저항을 바카라 주소 제조 공정에 필요한 내열성과 결합 할 수있는 기술을 개발했습니다 이 기술은 2 nm 생성 로직 바카라 주소를 넘어서 실현하는 데 기여할 것입니다

그림 3 전류 전압 특성 비교

그림 4 접촉 저항 비교

앞으로 N- 타입 및 P 형 TMDC 트바카라 주소를 직렬로 연결하는 CMOS를 제조하는 것을 목표로합니다 이런 이유로 N- 타입 MOS₂트바카라 주소뿐만 아니라 P- 타입 TMDC 트바카라 주소에는 낮은 접촉 저항 기술이 필요합니다 이번에는 SB₂TE₃Contact Technology는 N-Type MOS₂에 대한 최적의 특성을 보여 주었지만 P- 타입 TMDC에는 다른 접촉 자료가 필요합니다 이 회사는 기존 SI의 성능을 훨씬 능가하는 차세대 논리 바카라 주소를 실현하기 위해 접촉 저항력이 낮은 TMDC를 사용하여 CMO의 개발을 가속화 할 계획입니다

게시 된 잡지 :고급 전자 재료
종이 제목 : SB₂TE₃/mos₂Van der Waals가 높은 열 안정성과 접촉 저항이 낮은 접합
저자 : Wen Hsin Chang*, Shogo Hatayama, Yuta Saito*, Naoya Okada, Takahiko Endo, Yasumitu Miyata 및 Toshifumi Irisawa*
doi : 101002/aelm202201091

Van der Waals 인터페이스

van der waals의 힘이 약한 결합 강도로 연결된 층상 결정 사이의 인터페이스 화학적 결합은 원자 수준에서 평평하고 이상적인 계면에서 종결되기 때문에, 다른 재료의 조합조차도 가능한 한 인터페이스의 결함을 줄일 수 있습니다[참조로 돌아 가기]

Transtor

바카라 주소 결정의 전자 및 구멍으로 인한 전기 전도를 사용하여 전류 등을 증폭시키는 장치 산화물 필름을 통해 게이트 전극이 바카라 주소 기판 상에 형성되는 구조 및 공급원 및 배수 전극은 게이트 전극의 양쪽에 형성된다 N 형 트랜지스터는 전기 전도를 담당하고 N 형 트랜지스터는 구멍입니다[참조로 돌아 가기]

전이 금속 디칼 코게 나이드 (TMDC)

전이 금속 Dichalcogenide (TMDC)는 MX의 화학적 공식입니다₂(m은 전이 금속이고, X는 S (황), SE (셀레늄) 및 TE (Tellurium)로 표시되는 chalcogenic 물질 그룹입니다) 구성 단위는 X-M-X라는 삼중 원형 층으로 구성되며, 그 중 다수는 각 단위가 반 데르 발스 힘에 의해 약하게 연결되는 층상 결정 구조를 나타냅니다[참조로 돌아 가기]

채널

바카라 주소 채널을 나타냅니다 트랜지스터의 소스와 배수 전극 사이의 현재 경로이며 바카라 주소 재료 (SI, GE, TMDC 등)로 만들어집니다[참조로 돌아 가기]

계층 재료

단위 계층이 공유 및 이온 결합과 같은 강한 결합으로 구성되는 층상 결정 구조를 갖는 물질 그룹은 주로 약한 반 데르 발스 힘을 통해 적층된다 전형적인 층 재료에는 흑연이 포함됩니다[참조로 돌아 가기]

논리 바카라 주소

LSI 용 바카라 주소 장치는 주로 "논리 계산을 위해"및 "메모리"로 분류됩니다 스마트 폰 및 컴퓨터에 설치된 계산 바카라 주소 장치는 전자 장치 제어 및 처리 데이터를 제어하는 역할을합니다[참조로 돌아 가기]

CMOS

보완 금속 산화물-비도체에 대한 약어 N- 타입 트바카라 주소와 반대 전류-전압 특성을 직렬로 나타내는 P- 타입 트바카라 주소를 연결하는 요소 전력 소비가 적은 통합 회로를 처리하는 가장 기본적인 장치입니다[참조로 돌아 가기]

NanoSheet

트랜지스터에서 전류를 켜고 끄는 채널 구조의 유형 에칭 기술을 사용하여 바카라 주소는 나노 미터의 두께가있는 2 차원 시트와 같은 시트로 처리됩니다 나노 시트 트랜지스터는 치수가 줄어들고 전류 구동력이 큰 경우에도 우수한 게이트 제어를 갖습니다[참조로 돌아 가기]

2 nm Generation

세계 정의 된 바카라 주소 로드맵에서 바카라 주소 제조 공정의 기술 생성의 이름 기술 생성의 이름과 실제 미세 바카라 주소 제조 크기의 차이는 22nm 생성 주위에 시작되었으며 2 nm의 이름은 배선 너비 또는 최소 제조 치수와 같은 실제 크기를 나타내지 않습니다[참조로 돌아 가기]

바카라 주소 및 디지털 산업 전략 검토위원회

관련 전문가와 부처가 모여 바카라 주소 및 디지털 산업의 경쟁력을 높이기 위해 미래의 정책 방향에 대한 정보를 공유하고 의견을 교환하는 회의
출처 :https : //wwwmetigojp/policy/mono_info_service/joho/conference/semicon_digitalhtml [참조로 돌아 가기]

Bandgap

바카라 주소의 분야에서 전자가 전자가 점유되지 않는 가장 낮은 에너지 상태로 전자가 점유되는 가장 높은 에너지 상태와의 에너지의 차이를 나타냅니다 전형적인 바카라 주소 인 Si는 약 11 eV의 밴드 갭을 갖는다[참조로 돌아 가기]

Fermi 레벨 (FLP)에서의 현상을 고정하십시오

바카라 주소에서 전자 점유 확률이 50%의 확률이 바카라 주소/금속 인터페이스에서 고정 위치에서 고정 (= 고정)을 허용하는 에너지 레벨 (Fermi 레벨)이 고정되어 있습니다 핀은 엄지 압정이 단일 지점에서 고정 된 것처럼 에너지 값이 특정 값으로 고정되어 있다는 사실을 나타냅니다 이상적인 인터페이스에서 금속 유형을 변경하면 Fermi 레벨의 위치를 변경할 수 있습니다 실제 인터페이스에서는 인터페이스 레벨로 인해 페르미 레벨의 고정이 발생합니다[참조로 돌아 가기]

Semi-Metal

물리적 및 화학적 특성이 금속과 비 메탈 사이에 위치한 물질 명확한 정의는 없으며 문맥에 따라 의미가 다를 수 있지만 일반적으로 금속은 광택이 있고 전기 전도성을 나타내며 처리 될 때는 연성과 가변성을 나타내지 만, 비금속은 종종 전기를 많이 수행하지 않으며 처리 할 때 거의 연성이 없습니다 반 금속은 이들 특성의 대략 중간 특성을 나타낸다 이 연구에서, 우리는이 물질이 전기 전도도 측면에서 금속으로 높은 전도도를 나타내지 않지만 비금속으로 전기로 흐르는 물질이 아니라는 점 에서이 물질을 사용합니다[참조로 돌아 가기]

스퍼터링 방법

금속, 산화물 및 기타 여러 재료의 박막 형성을위한 필름 형성 기술 유형 이 방법은 대상으로서 진공 챔버에 박막으로 적용 할 재료를 배치하고, 대상 표면에 재료를 방출하고 물질을 퍼 뜨리기 위해 고전압을 가해 아르곤 또는 질소와 충돌하는 것을 포함한다 물리적 증기 증착 (PVD)의 유형[참조로 돌아 가기]

변속기 전자 현미경 (TEM)

이것은 가속화 된 전자 빔으로 얇은 샘플을 조사하고 투과 전자 빔의 이미지를 형성하는 현미경입니다 원자 수준의 관찰이 가능합니다[참조로 돌아 가기]

라만 분광법

빛이 물질에 들어가고 분자와 상호 작용할 때, 빛 (= 라만 산란 된 빛)은 입사 빛과 다른 파장이 생성됩니다 분자 또는 결정의 유형에 따라 빛의 파장이 흩어져 있기 때문에이 기술을 사용하면 광범위한 파장에서 측정하여 재료에 대한 구조 정보를 검사 할 수 있습니다[참조로 돌아 가기]