La Universidad de Corea y el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) han trabajado conjuntamente en el desarrollo de una tecnología de núcleos semiconductores bidimensionales de próxima generación. Esta tecnología de micropatrones de 10 nanómetros o menos para óxidos, metales, etc., utiliza las propiedades de crecimiento horizontal de los semiconductores bidimensionales.
A diferencia de los procesos semiconductores existentes que requieren procesos complejos, como la deposición de materiales, el modelado y el grabado, la tecnología para depositar selectivamente materiales directamente sólo en áreas deseadas está atrayendo gran atención como tecnología de próxima generación que puede reducir drásticamente el proceso.
El equipo de investigación aplicó las características cristalográficas únicas del material calcógeno de metal de transición bidimensional, de especial interés como material semiconductor, a la tecnología de modelado. A diferencia de los materiales generales, los materiales bidimensionales solo pueden crecer en dirección horizontal, por lo que es posible producir patrones lineales de semiconductores bidimensionales de 10 nanómetros o menos haciendo crecer repetidamente diferentes materiales bidimensionales.
Al cultivar diversos materiales (óxidos, metales o materiales de cambio de fase) en un patrón tan lineal, se descubrió el fenómeno de la deposición selectiva solo en un área. Se puede esperar que esta tecnología reduzca el tamaño del patrón del material objetivo y aumente la eficiencia del proceso de fabricación de dispositivos semiconductores bidimensionales.
En general, el tamaño del patrón lineal está determinado por el tiempo de entrada de las moléculas gaseosas utilizadas en la síntesis de materiales bidimensionales. En este estudio, se ha conseguido formar un tamaño de patrón de 1 nanómetro por segundo, reduciendo efectivamente el tamaño en comparación con las tecnologías de patrones basadas en luz existentes.
Deposición selectiva de los materiales
La tecnología de deposición selectiva desarrollada por el equipo de investigación depositó selectivamente el material deseado en una sola área, incluso en un patrón estrecho con un ancho de línea de aproximadamente 10 nanómetros y, a diferencia de las tecnologías existentes, la deposición selectiva fue posible incluso con un espesor de 20 nanómetros o más.
La tecnología desarrollada por el equipo de investigación se puede aplicar a una variedad de materiales, como aislantes de alta constante dieléctrica (óxido de aluminio o óxido de hafnio) y metales para electrodos (rutenio), que son esenciales para la fabricación de dispositivos en la industria de semiconductores. Además, la óptima escalabilidad del material es posible gracias al nuevo mecanismo de deposición selectiva propuesto por el equipo de investigación, y se espera que se utilice en el desarrollo de una tecnología de aplicación más amplia en el futuro.
Los investigadores esperan que esta tecnología ayude a formar de manera efectiva electrodos y aisladores de compuerta en semiconductores bidimensionales. Esto servirá como un elemento tecnológico clave cuando los semiconductores bidimensionales reemplacen al silicio en el futuro y podrá aplicarse activamente en el mercado de semiconductores.