Verwijderingstechniek van defecten maakt de weg vrij voor snellere, laaggelegen halfgeleiders

Een onderzoeksteam, geleid door professor Jimin Kwon van het Department of Electrical Engineering bij Unist, in samenwerking met professor Yong-Young Noh en zijn onderzoeksteam van het Department of Chemical Engineering aan Postech, rapporteert een nieuwe technologie om defecten in molybdendisulfide te elimineren (MOS (MOS₂), een veelbelovende kandidaat voor de volgende generatie halfgeleidermaterialen, bij een temperatuur van 200 ° C.

Moderne halfgeleiderchips, ongeveer de grootte van een vingernagel, kan miljarden componenten bevatten. Mos₂ komt op in opkomst als een veelbelovend halfgeleidermateriaal vanwege het potentieel voor het verhogen van de chipdichtheid en het minimaliseren van de lekstroom, wat uiteindelijk zou kunnen leiden tot hittevrije, low-power halfgeleiderchips-die aanzienlijke aandacht uit de industrie trokken.

Het verwijderen van defecten die zich voordoen tijdens de integratie van MOS₂ In daadwerkelijke chips bij lage temperaturen is een cruciale uitdaging voor commercialisering. Dit is vooral belangrijk omdat de afzetting van MO’s₂ Op siliciumapparaten moeten worden gedaan zonder bestaande siliciumcomponenten te beschadigen, die nadelig kunnen worden beïnvloed door hoge temperaturen.

Het onderzoeksteam gebruikte Pentafluorobenzenethiol (PFBT) bij 200 ° C om defecten in MOS te repareren₂het bereiken van een herstel van de atoomverhouding van molybdeen tot zwavel (MO: S) tot een bijna ideale 1: 1,98. De studie is gepubliceerd in het dagboek ACS nano.

Typisch, tijdens het depositieproces, creëren zwavelvacatures (SV’s) defecten die leiden tot een werkelijke verhouding van ongeveer 1: 1.68, die de elektronenstroom belemmert en de prestaties en duurzaamheid van de halfgeleider beïnvloedt. Daarom is het repareren van deze defecten essentieel voor het herstellen van het materiaal tot de theoretische atoomverhouding.

Dr. Hakksoon Jung, de hoofdauteur, zei: “Het grootste voordeel van onze techniek is de compatibiliteit met bestaande silicium halfgeleider back-end-end-of-line (BEOL) processen, omdat het kan optreden bij temperaturen onder 200 ° C. Het BREOL-proces verbindt eerder afgezette componenten op een substraat en moet onder 350 ° C worden uitgevoerd om schade aan de apparaten te voorkomen.”

Pentafluorobenzenethiol (PFBT) heeft een zeshoekige benzeenring gecombineerd met zowel een thiol functionele groep (-sh) als fluor (-f). De zwavel in de thiolgroep vult direct de vacatures, terwijl de fluor de verwijdering van het niet-zwavelgedeelte van het molecuul vergemakkelijkt na het induceren van SV’s. De haalbaarheid van deze chemische reactie is bevestigd door simulaties van moleculaire dynamica. Bovendien toonde röntgenspectroscopie-analyse aan dat SV’s inderdaad werden gevuld bij lage temperaturen.

Transistor -apparaten gemaakt met de gerepareerde MOS₂ toonde een 2,5-voudige verbetering van de ladingsmobiliteit in vergelijking met apparaten met defecten. Snellere ladingsbeweging correleert met snellere operationele snelheden. Bovendien werd de sub -drempelwenkwaarde – een kritieke metriek voor stroomverbruik – met ongeveer 40%verminderd.

Professor Kwon verklaarde: “Zwavel leegstandsdefecten die zich voordoen tijdens de verwerking vormen een belangrijke uitdaging voor halfgeleiderapparaten die gericht zijn op nanoschaal geavanceerde knooppunten. Via de ontwikkelde lage temperatuur zwaveldefecten defect defect-hersteltechnologie met behulp van organische moleculen, zijn we van plan om ons onderzoek te breiden naar defectherstel en interface-eigenschap in verschillende mos, niet alleen mos₂. “