IBM уменьшит транзисторы до 1,8 нм

Автор: Сергей Стельмах

06.10.2015

На протяжении вот уже нескольких десятилетий электронные устройства становятся все меньше и меньше. Количество транзисторов на одном полупроводниковом чипе уже измеряется миллиардами, но, как известно, предел есть во всем, в том числе и у физических возможностей кремниевых транзисторов. В полупроводниковой индустрии этот предел называется «red brick wall». На днях исследователи IBM заявили о том, что им удалось найти способ перепрыгнуть через эту «кирпичную стену» и потенциально ускорить процесс замены кремниевых транзисторов транзисторами на углеродных нанотрубках.

Инженеры также придумали, как снизить сопротивление в месте контакта нанотрубки с металлическим контактом. Как утверждает IBM, благодаря преодолению проблемы с ростом электрического сопротивления в месте контакта ей удалось уменьшить величину узла до 1, 8 нм, что на четыре поколения опережает текущие разработки. Таким образом, достигнутая компанией ширина контакта составляет 40 атомов. Инженеры полупроводникового гиганта надеются, что примерно к 2018 г. смогут уменьшить эту ширину до 28 атомов.

В новой технологии ключевым моментом оказалось образование химических связей между нанообъектом и металлом контакта. Авторы работы предложили использовать в качестве материала контакта молибден. При химическом взаимодействии с концом одностенной полупроводниковой нанотрубки металл образует карбид молибдена. В результате удалось создать фрагмент электрической цепи с 9-нмконтактом и сопротивлением всего от 25 до 36 кОм. Такое устройство оказалось способным нести ток в 15 мкА по одной нанотрубке. Такой ток на порядки сильнее, чем проходящий через аналогичное сечение в медном проводе.

Технология IBM похожа на микролитьё или микросварку. Химическим способом концы нанотрубок привариваются к молибденовым контактам. Температура сварки — 850 ^оС. До этого углеродные нанотрубки традиционным способом осаждаются в вакууме на кремниевую пластину. Затем происходит высокотемпературный отжиг, приваривающий нанотрубки в виде затворов к токопроводящим металлическим проводникам.

Тем самым IBM доказала, что возможность уменьшить масштаб производства всё-таки остаётся. Другое дело, что полноценных техпроцессов для этого пока никто ещё не разработал.

Напомним, впервые о создании транзистора из углеродных нанотрубок компания сообщила в 2002 г. В начале 2012 г. ученые IBM создали транзистор из нанотрубки размером 9 нм, который по своим характеристикам превосходит кремниевые транзисторы сопоставимого размера. Летом 2015 г. IBM показала прототип микросхемы с топологией 7 нм. До этого времени ни одна компания не могла достичь этой величины. Нынешний шаг устраняет еще одно препятствие на пути к использованию нанотрубок в серийной продукции.

Этим летом IBM рассталась с заводами, которые перешли к компании GlobalFoundries, но оставила за собой исследовательские центры в Олбани и Йорктауне (шт. Нью-Йорк) и в Альмадене (шт. Калифорния), а также ряд европейских центров, включая крупный центр исследований в Цюрихе. У компании обширные планы по созданию новых технологий производства электронных схем для эры «после кремния», на которые она до 2020 г. собирается потратить 3 млрд. долл.