Инженеры успешно интегрируют транзисторы MOS₂ в пластину 200 мм

Радарные диаграммы кандидатов на материалы канала TFT.Poly-TMD демонстрирует превосходную производительность во всех показателях, тогда как другие материалы страдают, по крайней мере, от одной критической проблемы, ограничивая их пригодность для определенных применений.Максимальные значения представлены относительно наивысшего значения среди кандидатов на канал TFT.Максимальный коэффициент включения/выключения составляет максимум 109 для оксидов или TMD, тогда как подвижность соответствует нескольким сотням см2 В -1 с -1 для CNT.Температура обработки составляет около 100 ° C, аналогичная температуре покрытия для органических транзисторов и температурой переноса для TMD.Гибкость, прозрачность и однородность являются относительными критериями, основанными на таких свойствах, как толщина, кристалличность и полосатая часть избранных кандидатов.Кредит: Природа Электроника (2024).Doi: 10.1038/s41928-024-01158-4.

Дихалькогениды переходных металлов (TMD) являются одними из наиболее перспективных материалов для разработки масштабируемых полетов из -за их небольшой длины и хорошей подвижности носителей.Одним из этих материалов является дисульфид молибдена (MOS2), соединение, состоящее из атомов молибдена и сульфида в соотношении 1: 2.

Исследователи из Samsung Advanced Institute технологического института (SAIT) и Сеул Национальный университет недавно продемонстрировали интеграцию транзисторов MOS2 на 200 -мм пластинке.Их статья, опубликованная в Nature Electronics, демонстрирует масштабируемость транзисторов на основе MOS2, подчеркивая их потенциал для будущего разработки небольших и гибких устройств.

«Двумерные полупроводники являются привлекательным материалом для изготовления тонкопленочных транзисторов из-за их масштабируемости, передачи, толщины атомной и относительно высокой подвижности носителей»,-написали Джунюн Квон, Минсу Сеол и их коллеги.

«Однако существует разрыв в производительности между демонстрациями с одним устройством, в которых обычно используются однокристаллические двумерные пленки, и устройства, которые могут быть интегрированы в крупномасштабных с использованием промышленных методов. Мы сообщаем о 200-мм-паевых.Масштабная интеграция поликристаллических полевых транзисторов MOS2 ».

Команда сначала изготовила крупномасштабные массивы FETS MOS2, используя технику, известную как металлическое осаждение химического пара (MOCVD).Команда смогла устранить так называемый барьер Шоттки на границе раздела между материалом MOS2 и металлом, что повышало подвижность носителей FETS.

Примечательно, что используемая ими стратегия изготовления совместима с текущими процессами, используемыми для производства электроники.Фактически, исследователи обрабатывали свои полеты на коммерческом объекте, достигнув доходности более 99,9%.

«Мы обнаруживаем, что соединение металлов-спалков в поликристаллическом MOS2 принципиально отличается от его однокристаллического аналога, и поэтому мы перепроектировали процесс, чтобы почти устранить высоту барьеры Шоттки в контакте с металлом-MOS2»,-написали исследователи в своихбумага.

«Полученные в результате FETS MOS2 демонстрируется подвижность 21 см2 В-1 с-1, контактные сопротивления 3,8 кОм-Ом мкМ и на каких плотностях 120 мкА мкм-1, которые аналогичны тем, которые достигаются с помощью однокристаллических подделок».

В начальных тестах FETS, разработанные и сфабрикованные этой группой исследователей, достигли высокообладающих результатов, опережая другие ранее введенные FET на основе MOS2 с точки зрения мобильности полевых эффектов, сопротивления контакта и плотности тока.Команда приписала FETS замечательные результаты с новыми этапами изготовления, которые они введены, которые устраняли барьер Шоттки на границе раздела MOS2/METL и снижают сопротивление контакта.

Кроме того, команда определила различные факторы, которые могли бы способствовать сообщению о различиях между эффективностью и урожайностью их устройств по сравнению с результатами ранее разработанных MOS2-Fets.К ним относятся отсутствие примесей на контакте и предотвращение материалов MOS2, отслаивающихся.

Когда они интегрировали свои полеты в пластину 200 мм, исследователи обнаружили, что они были одинаковыми, демонстрируя лишь небольшие вариации.Более того, они продемонстрировали осуществимость надежной изготовления своих вод на существующих промышленных объектах.

В будущем их исследование может вдохновить другие команды на экспериментирование с аналогичными проектами FET и процессами изготовления.В конечном счете, это может способствовать развитию и крупномасштабной коммерциализации высокопроизводительных транзисторов на основе MOS2.

Больше информации: Junyoung Kwon et al., Интеграция масштаба 200-мм-вафера поликристаллических дисульфидных транзисторов молибдена, природа электроники (2024).Doi: 10.1038/s41928-024-01158-4.