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美开发出迄今最小砷化铟镓晶体管

2012-12-26 09:15
逆光飞舞
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  硅半导体作为微芯片之王的日子已经屈指可数了,据物理学家组织网近日报道,美国麻省理工学院科学家开发出了有史以来最小的砷化铟镓晶体管。该校微系统技术实验室科研团队开发的这个复合晶体管,长度仅为22纳米。研究团队近日在旧金山举行的国际电子设备会议上介绍了该项。

  麻省理工学院电气工程和计算机科学系教授德尔·阿拉莫表示,随着硅晶体管降至纳米尺度,器件产生的电流量也不断减小,从而限制了其运行速度,这将导致摩尔定律逐渐走到尽头。为了延续摩尔定律,研究人员一直在寻找硅的替代品,以能在较小尺度上产生较大电流。其中之一便是砷化铟镓,已用于光纤通信和雷达技术的该化合物具有极好的电气性能。

  阿拉莫团队的研究表明,使用砷化铟镓创建一个纳米尺寸的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是可能的,MOSFET是微处理器等逻辑应用中最常用的类型。晶体管包括3个电极:栅极、源极和漏极,由栅极控制其他两极之间的电流。由于这些微小晶体管的空间十分紧张,3个电极必须被放置得相互非常接近,但即便使用精密的工具,也很难达到精确水平。阿拉莫团队则实现了晶体管栅极在其他两个电极之间进行“自对准”。

  研究人员首先使用分子束外延法生长出薄层的砷化铟镓材料,然后在源极和漏极上沉积一层金属钼。研究人员使用电子聚焦束在该基底上“画”出一个极其精细的图案,然后蚀刻掉材料不想要的区域,栅氧化物便沉积到微小的间隙上。最后,将钼蒸汽喷在表面上形成的栅极,可紧紧地挤压在其他两个电极之间。

  阿拉莫表示,通过刻蚀和沉积相结合,栅极就能安放在四周间隙极小的电极之间。他们的下一步目标将是,通过消除器件内多余的阻力来进一步改善晶体管的电气性能,并提高其运行速度。一旦实现此一目标,他们将进一步缩减器件尺寸,最终将晶体管的栅极长度减至10纳米以下。

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