原子层蚀刻产生2.5nm宽的FinFet
在上周的IEEE国际电子器件会议上，研究人员在题为“第一晶体管热原子层刻蚀演示:InGaAs finfet with亚5 nm Fin-width特色原位ALE- ald”的论文中介绍了他们的结果，他们使用了一种改进的热ALE工艺来制造基于InGaAs的III-V异质结构。他们报告说，这不仅是第一次使用热ALE来制造晶体管，而且他们还能够将这一过程与原子层沉积集成在一个单一的真空室中。
结合这两种工艺，他们设计了自对准的In0.53GA.0.47作为N沟道FinFET，翅片为2.5nm，栅极长度为60nm，其特征在于0.85ms / mu的跨导GM，在0.5V的VDS中。对于具有较大翅片的FinFET，具有高达18nm和相同的栅极长度，它们在0.5V的VDS中实现了1.9ms / um的跨导GM。
总之，作者声称新的晶体管比传统技术制造的器件平均提高了60% gm，这表明原位ALE-ALD可以获得非常高质量的MOS接口。
传统的ALE技术使用带高能离子的等离子体，剥离材料表面的单个原子。但这些会造成表面损伤。这些方法还将材料暴露在空气中，氧化会导致额外的缺陷，阻碍性能。
2016年，科罗拉多大学的团队发明了热ALE技术，这是一种与ALD非常相似的技术，依赖于一种名为“配体交换”的化学反应。在这个过程中，一种化合物中的离子被称为配体——它与金属原子结合——被另一种化合物中的配体取代。当化学物质被清除时，这个反应会导致取代的配体从表面剥离单个原子。
在这项新作品中，研究人员使用对ALD保留的相同的反应器改进了热ALE以在半导体材料上工作。它们使用了合金化半导体材料，称为铟镓砷（或ingaas），其被视为更快，更有效地硅。
研究人员将材料暴露在氟化氢中，氟化氢是最初用于热ALE工作的化合物，它会在表面形成一个金属氟原子层。然后，他们注入一种叫做二甲基氯化铝(DMAC)的有机化合物。配体交换过程发生在金属氟化层上。当DMAC被清除时，单个原子跟随。
这种技术要重复数百次。然后，研究人员在一个单独的反应堆中放置“栅极”，即控制晶体管开关的金属元素。
在实验中，研究人员一次从材料表面移除.02纳米。
“你就像是在一层一层地剥洋葱，”第一作者、麻省理工学院微系统技术实验室(MTL)的研究生卢文杰解释说。“在每个循环中，我们只能蚀刻出一纳米材料的2%。这给了我们超高的精度和对过程的精细控制。”
由于新的原子级蚀刻工艺仅仅是重新利用了原子级沉积微加工工具，它可以快速集成，只需要对沉积工具进行小的重新设计，以处理新的气体，在蚀刻后立即进行沉积。
麻省理工学院-www.mit.edu.
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