La méthode supprime l'incertitude de la superposition de semi-conducteurs d'oxyde

Tokyo, Japon - Les circuits intégrés 3D sont un élément clé de l'amélioration de l'efficacité de l'électronique pour répondre aux demandes considérables des consommateurs. Ils sont constamment développés, mais traduire les découvertes théoriques en appareils réels n'est pas facile. Maintenant, une nouvelle conception par une équipe de recherche du Japon peut transformer ces théories en réalité.

Dans une étude récemment publiée pour le symposium VLSI 2023, des chercheurs de l'Institut des sciences industrielles de l'Université de Tokyo ont rapporté un processus de dépôt pour un semi-conducteur à nanofeuilles d'oxyde. L'oxyde semi-conducteur résultant de ce processus a une mobilité et une fiabilité élevées des porteurs dans les transistors.

Les circuits intégrés 3D sont constitués de plusieurs couches qui jouent chacune un rôle dans le fonctionnement global. Les semi-conducteurs à oxyde attirent beaucoup d'attention en tant que matériaux pour divers composants de circuit car ils peuvent être traités à basse température, tout en ayant une mobilité de porteur élevée et une faible fuite de charge, et sont capables de résister à des tensions élevées.

Il existe également des avantages à utiliser des oxydes plutôt que des métaux dans des processus où les électrodes peuvent être exposées à l'oxygène pendant le processus d'intégration et s'oxyder.

Cependant, le développement des processus nécessaires pour déposer de manière fiable des couches très minces de matériaux semi-conducteurs à base d'oxyde dans la fabrication de dispositifs est un défi et n'a pas été entièrement établi à ce jour. Récemment, les chercheurs ont rapporté une technique de dépôt de couche atomique (ALD) qui produit des couches appropriées pour une intégration à grande échelle.

"Grâce à notre procédé, nous avons réalisé une étude systématique des transistors à effet de champ (FET) pour établir leurs limites et optimiser leurs propriétés", explique l'auteur principal de l'étude, Kaito Hikake. Les FET contrôlent le flux de courant dans un semi-conducteur. "Nous avons réglé le rapport des composants et ajusté les conditions de préparation et nos découvertes ont conduit au développement d'un FET à nanofeuilles multi-portes pour un fonctionnement normalement éteint et une grande fiabilité."

Les résultats ont révélé qu'un FET fabriqué à partir de l'oxyde semi-conducteur choisi par ALD avait les meilleures performances. On pense que le FET à nanofeuilles multi-portes est le premier à combiner des caractéristiques de mobilité et de fiabilité élevées des porteurs avec un fonctionnement normalement éteint.

"Dans des domaines en évolution rapide tels que l'électronique, il est important de traduire les résultats de la preuve de concept en processus pertinents pour l'industrie", déclare Masaharu Kobayashi, auteur principal. "Nous pensons que notre étude fournit une technique robuste qui peut être utilisée pour produire des dispositifs qui répondent aux besoins du marché en circuits intégrés 3D manufacturables à haute fonctionnalité."

Les résultats de cette étude ont fourni une solution à l'un des grands obstacles à la fabrication d'appareils électroniques à semi-conducteurs. Espérons que cela apportera plus de conceptions d'électronique avec une fonctionnalité élevée aux produits réels.