韓國(guó)研究人員成功構(gòu)建出小于1nm的晶體管

7月11日消息，近日韓國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究所范德華量子固體研究中心主任JO Moon-Ho領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)，通過(guò)在硅上生長(zhǎng)二維和一維結(jié)構(gòu)，成功構(gòu)建出柵極電極尺寸小于1nm的晶體管。

據(jù)介紹，該研究團(tuán)隊(duì)采用新工藝開(kāi)發(fā)了一種以一維金屬為柵極電極的二維半導(dǎo)體邏輯電路新結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了寬度小于1nm的一維金屬材料的外延生長(zhǎng)。

IEEE 的《國(guó)際器件與系統(tǒng)路線(xiàn)圖》（IRDS）預(yù)測(cè)，到 2037 年，半導(dǎo)體技術(shù)節(jié)點(diǎn)將達(dá)到 0.5nm左右，晶體管柵極長(zhǎng)度為 12nm。韓國(guó)研究團(tuán)隊(duì)證明，由一維 MTB 柵極施加的電場(chǎng)調(diào)制的通道寬度可以小至 3.9nm，大大超出了此前對(duì)于未來(lái)的預(yù)測(cè)。

基于二維半導(dǎo)體的集成器件是全球基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究的重點(diǎn)，但要控制電子在幾納米范圍內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，更不用說(shuō)開(kāi)發(fā)這些集成電路的制造工藝，已經(jīng)面臨巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。

韓國(guó)研究團(tuán)隊(duì)利用二維半導(dǎo)體二硫化鉬（MoS?）的鏡孿晶界（MTB）為一維金屬，寬度僅為0.4nm這一特性，將其作為柵極電極，突破了光刻工藝的限制。

通過(guò)在原子水平上控制現(xiàn)有二維半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)，將其轉(zhuǎn)化為一維 MTB，實(shí)現(xiàn)了一維 MTB 金屬相。這不僅代表了下一代半導(dǎo)體技術(shù)的重大突破，也代表了基礎(chǔ)材料科學(xué)的重大突破，因?yàn)樗故玖送ㄟ^(guò)人工控制晶體結(jié)構(gòu)大面積合成新材料相。

韓國(guó)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的一維MTB 晶體管尺寸小于 1nm，在電路性能方面也具有優(yōu)勢(shì)。FinFET、Gate-All-Around 或 CFET 等技術(shù)由于器件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易產(chǎn)生寄生電容，導(dǎo)致高集成電路不穩(wěn)定。相比之下，基于一維MTB 的晶體管由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、柵極寬度極窄，可以將寄生電容降至最低。

JO Moon-Ho 表示：“通過(guò)外延生長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)的一維金屬相是一種新型材料工藝，可應(yīng)用于超小型半導(dǎo)體工藝。預(yù)計(jì)它將成為未來(lái)開(kāi)發(fā)各種低功耗、高性能電子設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)。”

編輯：芯智訊-林子