Imec rapporterer for første gang direkte vækst af 2-D materialer på 300 mm skiver

Denne uge, ved IEEE International Electron Devices Meeting 2018 (IEDM), imec, verdens førende forsknings- og innovationshub inden for nanoelektronik og digitale teknologier, præsenterer en 300 mm-wafer-platform til MOSFET-enheder med 2-D-materialer. 2-D materialer kan give vejen mod ekstrem enhedsdimension skalering, da de er atompræcise og lider lidt af korte kanaleffekter. Andre mulige anvendelser af 2-D materialer kan komme fra at bruge dem som kontakter i BEOL, hvilket sætter en øvre grænse for det tilladte temperaturbudget i integrationsflowet.

Imec -platformen integreres som transistorkanal WS2, et 2-D-materiale, der lover for højere ON-strøm sammenlignet med de fleste andre 2-D-materialer og god kemisk stabilitet. Imec rapporterer her for første gang MOCVD -væksten af ​​WS2 på 300 mm skiver, et vigtigt procestrin for fremstilling af enheden. MOCVD -syntesetilgangen resulterer i tykkelseskontrol med monolagspræcision over hele 300 mm wafer og potentielt højeste mobilitet matrial. Fordelene ved MOCVD -væksten kommer til en høj temperatur, mens materialet dyrkes.

For at opbygge en enhedsintegrationsstrøm, der kunne være kompatibel med BEOL -krav, overførslen af ​​kanalmaterialet fra et vækstsubstrat til en enhedsplade er afgørende. Imec er den første til at demonstrere en fuld 300 mm monolags 2-D materialeoverførsel, hvilket er meget udfordrende i sig selv på grund af den lave vedhæftning af 2-D-materialer til apparatskiven og den ekstreme tyndhed af det overførte materiale:0,7 nm! Overførselsprocessen blev udviklet sammen med SUSS MicroTec og Brewer Science ved hjælp af midlertidige bindings- og afbindingsteknologier. WS2 -skiver bindes midlertidigt til glasbærerskiver ved hjælp af et specielt formuleret materiale (Brewer Science). Næste, WS2 -monolaget afmonteres mekanisk fra vækstskiven og bindes igen i vakuum til indretningsskiven. Bærepladen fjernes ved hjælp af laserafbinding. Denne afbindingsteknik er en vigtig mulighed for kontrolleret overførsel af 2-D-materialer

Iuliana Radu, Beyond CMOS Program Director hos imec, forklarer, "Opbygning af 300 mm platformen for MOSFET-enhedsundersøgelse med 2-D-materialer og udvikling af procestrinets økosystem fremskynder den teknologiske vedtagelse af disse materialer. Flere udfordringer mangler stadig at blive løst og er genstand for løbende forskning og udvikling." Store udfordringer omfatter skalering af ækvivalent oxidtykkelse (EOT) for gate-dielektrikum for 2-D-materialer, og reducere kanaldefekt for at øge mobiliteten.