麻省理工在硅片上直接生長(zhǎng)出晶體管

麻省理工學(xué)院的研究人員開發(fā)了一種突破性的技術(shù)，可以在完全制造的硅芯片上直接生長(zhǎng)二維過渡金屬二氯化物（TMD）材料，從而實(shí)現(xiàn)更密集的集成。傳統(tǒng)的方法需要大約600℃的溫度，這可能會(huì)損壞硅晶體管和電路，因?yàn)樗鼈冊(cè)?00℃以上就會(huì)分解。

麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)克服了這一挑戰(zhàn)，創(chuàng)造了一種低溫生長(zhǎng)工藝，保留了芯片的完整性，使二維半導(dǎo)體晶體管可以直接集成在標(biāo)準(zhǔn)硅電路之上。

新方法在整個(gè)8英寸晶圓上生長(zhǎng)出一個(gè)光滑、高度均勻的層，而不像以前的方法，在將二維材料轉(zhuǎn)移到芯片或晶圓之前，要在其他地方生長(zhǎng)二維材料。這一過程經(jīng)常導(dǎo)致不完美，對(duì)設(shè)備和芯片性能產(chǎn)生負(fù)面影響。

此外，這項(xiàng)新技術(shù)可以在不到一個(gè)小時(shí)的時(shí)間里在8英寸晶圓上生長(zhǎng)出一層均勻的TMD材料，與以前的方法相比，這是一個(gè)重大的改進(jìn)，因?yàn)橐郧暗姆椒ㄐ枰惶煲陨系臅r(shí)間才能完成一個(gè)單層。這項(xiàng)技術(shù)的增強(qiáng)的速度和均勻性使它適合于商業(yè)應(yīng)用，因?yàn)?英寸或更大的晶圓是必不可少的。研究人員專注于二硫化鉬，一種靈活、透明的二維材料，具有強(qiáng)大的電子和光子特性，是半導(dǎo)體晶體管的理想選擇。

他們?yōu)榻饘儆袡C(jī)化學(xué)氣相沉積工藝設(shè)計(jì)了一種新爐子，它有獨(dú)立的低溫和高溫區(qū)域。硅片被放置在低溫區(qū)，同時(shí)氣化的鉬和硫前體流入爐內(nèi)。鉬保持在低溫區(qū)，而硫前體在高溫區(qū)分解，然后流回低溫區(qū)，在硅片表面生長(zhǎng)出二硫化鉬。

人工智能、汽車和高性能計(jì)算等新興應(yīng)用要求計(jì)算非常密集，而堆疊晶體管可能是一個(gè)挑戰(zhàn)。這種新方法對(duì)行業(yè)有重大影響，能夠快速、有效地將二維材料整合到工業(yè)制造中。未來的發(fā)展包括對(duì)該技術(shù)進(jìn)行微調(diào)，以生長(zhǎng)多層二維晶體管，并探索柔性表面的低溫生長(zhǎng)工藝，如聚合物、紡織品，甚至是紙張。

審核編輯 ：李倩