El método elimina la incertidumbre de las capas de semiconductores de óxido

Tokio, Japón: los circuitos integrados 3D son una parte clave para mejorar la eficiencia de la electrónica para satisfacer las considerables demandas de los consumidores. Se están desarrollando constantemente, pero traducir los hallazgos teóricos en dispositivos reales no es fácil. Ahora, un nuevo diseño de un equipo de investigación de Japón puede convertir estas teorías en realidad.

En un estudio publicado recientemente para el Simposio VLSI 2023, investigadores del Instituto de Ciencias Industriales de la Universidad de Tokio informaron sobre un proceso de deposición para semiconductores de óxido de nanoláminas. El semiconductor de óxido que resulta de este proceso tiene alta movilidad de portador y confiabilidad en los transistores.

Los circuitos integrados 3D se componen de varias capas, cada una de las cuales desempeña un papel en la función general. Los semiconductores de óxido están atrayendo mucha atención como materiales para varios componentes de circuitos porque pueden procesarse a baja temperatura, al mismo tiempo que tienen una alta movilidad del portador y una baja fuga de carga, y son capaces de soportar altos voltajes.

También hay ventajas en el uso de óxidos en lugar de metales en procesos en los que los electrodos pueden estar expuestos al oxígeno durante el proceso de integración y oxidarse.

Sin embargo, desarrollar los procesos necesarios para depositar de manera confiable capas muy delgadas de materiales semiconductores de óxido en la fabricación de dispositivos es un desafío y no se ha establecido completamente hasta la fecha. Recientemente, los investigadores informaron sobre una técnica de deposición de capas atómicas (ALD) que produce capas apropiadas para la integración a gran escala.

"Usando nuestro proceso, llevamos a cabo un estudio sistemático de los transistores de efecto de campo (FET) para establecer sus limitaciones y optimizar sus propiedades", explica el autor principal del estudio, Kaito Hikake. Los FET controlan el flujo de corriente en un semiconductor. "Ajustamos la proporción de los componentes y ajustamos las condiciones de preparación y nuestros hallazgos llevaron al desarrollo de un FET de nanoláminas de múltiples puertas para una operación normalmente apagada y alta confiabilidad".

Los hallazgos revelaron que un FET fabricado con el semiconductor de óxido elegido por ALD tuvo el mejor rendimiento. Se cree que el FET de nanoláminas de puertas múltiples es el primero en combinar características de alta movilidad y confiabilidad del portador con una operación normalmente apagada.

"En áreas que se mueven rápidamente, como la electrónica, es importante traducir los hallazgos de la prueba de concepto en procesos industrialmente relevantes", dice Masaharu Kobayashi, autor principal. "Creemos que nuestro estudio proporciona una técnica robusta que se puede utilizar para producir dispositivos que satisfagan la necesidad del mercado de circuitos integrados 3D fabricables con alta funcionalidad".

Los resultados de este estudio han dado solución a uno de los grandes obstáculos en la fabricación de dispositivos electrónicos con semiconductores. Con suerte, esto traerá más diseños de productos electrónicos con alta funcionalidad a los productos reales.