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麻省理工學(xué)院電氣工程和計算機科學(xué)系教授德爾·阿拉莫表示,隨著硅晶體管降至納米尺度,器件產(chǎn)生的電流量也不斷減小,從而限制了其運行速度,這將導(dǎo)致摩爾定律逐漸走到盡頭。為了延續(xù)摩爾定律,研究人員一直在尋找硅的替代品,以能在較小尺度上產(chǎn)生較大電流。其中之一便是砷化銦鎵,已用于光纖通信和雷達技術(shù)的該化合物具有極好的電氣性能。
阿拉莫團隊的研究表明,使用砷化銦鎵創(chuàng)建一個納米尺寸的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)是可能的,MOSFET是微處理器等邏輯應(yīng)用中最常用的類型。晶體管包括3個電極:柵極、源極和漏極,由柵極控制其他兩極之間的電流。由于這些微小晶體管的空間十分緊張,3個電極必須被放置得相互非常接近,但即便使用精密的工具,也很難達到精確水平。阿拉莫團隊則實現(xiàn)了晶體管柵極在其他兩個電極之間進行“自對準(zhǔn)”。
研究人員首先使用分子束外延法生長出薄層的砷化銦鎵材料,然后在源極和漏極上沉積一層金屬鉬。研究人員使用電子聚焦束在該基底上“畫”出一個極其精細的圖案,然后蝕刻掉材料不想要的區(qū)域,柵氧化物便沉積到微小的間隙上。最后,將鉬蒸汽噴在表面上形成的柵極,可緊緊地擠壓在其他兩個電極之間。
阿拉莫表示,通過刻蝕和沉積相結(jié)合,柵極就能安放在四周間隙極小的電極之間。他們的下一步目標(biāo)將是,通過消除器件內(nèi)多余的阻力來進一步改善晶體管的電氣性能,并提高其運行速度。一旦實現(xiàn)此一目標(biāo),他們將進一步縮減器件尺寸,最終將晶體管的柵極長度減至10納米以下。
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