矽製程相容的二維半導體 | 化學工廠資訊網
2017年5月2日—因應這個問題,許多半導體研究機構致力研發新的科技,搭配上二維材料...聽起來十分美好,但類石墨烯的二維材料(包含二硫化钼)都具備一項致命缺點。
■隨著科技的進步,電子裝置日漸縮小,功能卻能增加,這全都有賴半導體產業中的摩爾定律。然而,在傳統半導體架構中,尺寸上的縮小有物理上的極限,眼看摩爾定律的末日就要到了!因應這個問題,許多半導體研究機構致力研發新的科技,搭配上二維材料,部份地解決了縮小半導體尺度時會面臨的困難。然而這些材料和長久使用的半導體科技並不相容,無法真正投入應用。近日,科學家提出一種新穎的半導體製程,能夠製造原子級厚度的二維半導體。這個技術有望併入以矽為基礎、廣為使用的製程。
(Source: Microchips)撰文|陳奕廷
半導體最重要的應用之一是電晶體。電晶體的英文是「Transistor」可以被拆為兩個部份「trans-」和「-sistor」。前者字首代表改變,後者則是和電阻(Resistor)相關。從名字就能看出電晶體的功能:會改變的電阻。電晶體的電阻透過閘極(gate)被電訊號控制(圖一左),調控其通過的電流大小。換句話說,電晶體是一個「被電控制電開關」。電流的開關是邏輯電路最基本的原件,因此電晶體可說是電腦的基石。
●漏電流和鰭狀電晶體(FinFET)
一個優秀的電晶體,不同狀態之間的電流差異要越大越好,我們才能清楚的區分開啟和關閉。但隨著電晶體的尺寸越來越小,開和關的狀態越來越難分辨。其中一個原因是量子效應的作祟:在關閉狀態中,若電晶體兩端之間屏蔽的尺寸越來越窄,電子有越大的機會因為穿隧效應越過屏蔽。因此,本應關閉的電晶體有漏電流,無法有效關閉。
這個問體有一個簡單的解法:如果一個閘極無法好好關閉電晶體,你有試過兩個嗎?如圖一右所示,電子通道的上面、前面和後面都分別被閘極牢牢地包住,給電晶體一個滿滿的大閘極。這個結構叫做多閘極結構 (Multigate Structure),或因為長得像凸出來的魚鰭而又被稱為「鰭狀電晶體(FinFET)」。使用這種概念,我們能確保在持續縮小尺度時,電晶體仍然能有效地開啟和關閉。這個技術至今仍被半導體大廠,例如:台積電、Samsung、Intel等公司視為關鍵技術。
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