Шаг навстречу германиевой наноэлектронике

Использование германия взамен кремния как основного материала в полупроводниковой индустрии может привести к более быстрым чипам и меньшим транзисторам. Однако для этого необходимо решить ряд проблем.

Германий и некоторые другие полупроводники позволяют получить более высокие скорости переключения, чем кремний. Германий привлекает, в частности, тем, что он может легко вписаться в существующие технологические процессы. Интересно, что германий служил базовым материалом для транзисторов первого поколения, прежде чем он был заменен в конце 60-х кремнием. Это случилось благодаря исключительным электронным свойствам границы раздела между кремнием и изолирующим его окислом. Однако это преимущество не может использоваться, если размеры транзистора уменьшаются, поскольку окисел должен быть заменен диэлектриком с высокой диэлектрической постоянной. Это стимулировало науку и индустрию искать более подходящий исходный материал.

Вводя атомы примеси, можно изменять проводимость полупроводника. Одним из методов является имплантация ионов с последующей термической обработкой (отжигом). Отжиг кристалла германия необходим, поскольку материал повреждается во время легирования. Хотя эти методы позволяют производить p-канальные МОП-транзисторы в соответствие с требуемыми технологическими нормами (22 нм), однако они не позволяют получить n-канальный транзистор. Это происходит из-за сильной пространственной диффузии атомов фосфора, которые используются для создания области с положительными носителями.

Физики из исследовательского центра Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD) применили специальный метод отжига без диффузии атомов фосфора, который позволяет восстанавливать кристалл германия и сохранить хорошие электрические свойства. Образцы германия нагревались короткими импульсами света длительностью всего несколько миллисекунд. Этого оказалось достаточно, чтобы восстановить качество кристалла и достичь электрической активации фосфора, избежав их перераспределения. Световые импульсы генерировались импульсной лампой, которая была разработана в исследовательском центре FZD.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365