Die Miniaturisierung elektronischer Komponenten geht dank Innovationen bei der Herstellung vertikaler Transistoren einen neuen Schritt. Die Auswirkungen dieses technologischen Fortschritts auf die Elektronikindustrie sind beträchtlich und versprechen kompaktere und effizientere Geräte.
Ein Forscherteam des Systems Analysis and Architecture Laboratory (LAAS-CNRS) hat eine entwickelt innovative Methode zur Herstellung miniaturisierter Vertikaltransistoren. Diese auf der Verwendung von Silizium-Nanodrähten basierende Technik ermöglicht die Herstellung metallischer Kontakte mit bisher unerreichter Zuverlässigkeit und Leistung.
Die größte Neuerung liegt im Verzicht auf lichtempfindliche Harze, die traditionell für die selektive Metallabscheidung verwendet werden. Die Wissenschaftler entschieden sich für einen alternativen Ansatz. Auf der Basis der Nanodrähte wird eine Metallschicht abgeschieden und anschließend durch einen in der Halbleiterindustrie üblichen Ätzprozess strukturiert.
Verbesserte Leistung und erhöhte Zuverlässigkeit
Die neue Methode hat erhebliche Vorteile. Insbesondere ermöglicht es elektrischen Widerstand verringern metallische Kontakte und verbessert so deren Leistung deutlich. Darüber hinaus erweist sich die Reproduzierbarkeit des Prozesses als ausgezeichnet und gewährleistet die Gleichmäßigkeit der Eigenschaften von einem Transistor zum anderen.
Das Potenzial der Technologie wurde von Forschern nachgewiesen. Es wurden NOR- und NAND-Logikgatter hergestellt, grundlegende Elemente der meisten Logikfunktionen in integrierten Schaltkreisen. Der Einsatz nanometergroßer vertikaler Transistoren mit Gate-Längen von weniger als 20 nm könnte dies ermöglichen Reduzieren Sie die Oberfläche des verwendeten Substrats um ca. 50 % im Vergleich zu aktuellen Planartechnologien. Dieser Fortschritt stellt einen wichtigen Schritt zur Verdichtung integrierter Schaltkreise dar.
Den nächsten Arbeitsschritt haben die Forscher bereits ins Auge gefasst: die Schaffung von Stapeln aus mehreren Ebenen vertikaler Transistoren. Dieser Ansatz könnte zu einer noch deutlicheren Erhöhung der Dichte elektronischer Komponenten führen.
Auswirkungen auf die Elektronikindustrie
Die Auswirkungen dieses technologischen Fortschritts sind für die Elektronikindustrie erheblich. Die Möglichkeit, kompaktere Schaltkreise zu erstellen, eröffnet neue Möglichkeiten für kleinere, leistungsstärkere und potenziell energieeffizientere elektronische Geräte.
Die Ergebnisse dieser Forschung wurden in der Fachzeitschrift ACS Nano Letters veröffentlicht. Die Veröffentlichung unterstreicht die Bedeutung dieses Fortschritts für die wissenschaftliche Gemeinschaft und die Halbleiterindustrie. Diese Innovation bei der Herstellung vertikaler Transistoren markiert einen wichtigen Schritt in der Entwicklung der Elektronik. Es deutet auf eine Zukunft hin, in der elektronische Geräte noch stärker in unser tägliches Leben integriert werden und mehr Leistung in immer kompakteren Formaten bieten.
Illustrationslegende: Illustration von Logikgatterschaltungen, die mit vertikalen 3D-Transistoren hergestellt wurden, bestehend aus umgebenden nanometrischen Gattern (in Rot) und der Nutzung neuer Möglichkeiten zur 3D-Verteilung von Kontakten (in Gold). ©G. Larrieu, LAAS-CNRS
Artikel: „Logikgatter basierend auf 3D-vertikalen, verbindungslosen Gate-Allround-Transistoren mit zuverlässiger mehrstufiger Kontakttechnik“.
Abhishek Kumar, Jonas Müller, Sylvain Pelloquin, Aurélie Lecestre und Guilhem Larrieu. ACS Nano-Buchstaben 2024, 24, 26, 7825–7832. 10.1021/acs.nanolett.3c04180
