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據(jù)外媒報道，美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校(UW Madison)的研究人員們，已經(jīng)同合作伙伴聯(lián)手實(shí)現(xiàn)了一種突破性的方法。不僅大大簡化了低成本高性能、無線靈活的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 (MOSFET)的制造工藝，還克服了許多使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)制造設(shè)備時所遇到的操作上的問題。
半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管制造工藝取得突破
目前這項(xiàng)研究的詳情，已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《科學(xué)報告》(Scientific Reports)期刊上。該技術(shù)可用于制造大卷的柔性塑料印刷線路板，并在可穿戴電子設(shè)備和彎曲傳感器等領(lǐng)域派上大用場。
研究人員稱，這項(xiàng)突破性的納米壓印平板印刷制造工藝，可以在普通的塑料片上打造出整卷非常高性能的晶體管。
由于出色的低電流需求和更好的高頻性能，MOSFET已經(jīng)迅速取代了電子電路中常見的雙極晶體管。為了滿足不斷縮小的集成電路需求，MOSFET尺寸也在不斷變小，然而這也引發(fā)了一些問題。
具體說來就是，MOSFET能夠有效地產(chǎn)生電流流動，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體制造技術(shù)旺旺不能精確控制住摻雜的水平(硅中摻雜以帶來或正或負(fù)的電荷)，以確?？绺鹘M件的通道性能的一致性。
通常MOSFET是在一層二氧化硅(SiO2)襯底上，然后沉積一層金屬或多晶硅制成的。然而這種方法可以不精確且難以完全掌控，摻雜有時會泄到別的不需要的地方，那樣就創(chuàng)造出了所謂的“短溝道效應(yīng)”區(qū)域，并導(dǎo)致性能下降。
不過威斯康星大學(xué)麥迪遜分校已經(jīng)同全美多個合作伙伴攜手(包括密歇根大學(xué)、德克薩斯大學(xué)、以及加州大學(xué)伯克利分校等)，開發(fā)出了能夠降低摻雜劑泄露以提升半導(dǎo)體品質(zhì)的新技術(shù)。研究人員通過電子束光刻工藝在表面上形成定制形狀和塑形，從而帶來更加“物理可控”的生產(chǎn)過程。
展開來說就是：(1)研究團(tuán)隊(duì)從給270nm厚的硅表面涂層‘正摻雜’開始，然后用電子束光刻生成的納米溝槽，接著通過干蝕刻來制備硅納米薄膜。 (2)隨后，研究人員取出硅納米薄膜層，將之挪到另一個有粘合劑塑料涂層的襯底薄膜上。(3)最后一步是添加額外的干蝕劑來隔離和定義溝道區(qū)域，部署柵極電介質(zhì)層和金屬柵極。
雖然聽起來工作量很大，但與當(dāng)前的半導(dǎo)體制造工藝相比，它算得上是一種相對簡單的過程了。事實(shí)上，已經(jīng)有報道稱某新型晶體管在以38GHz的破紀(jì)錄速度下運(yùn)行，模擬顯示其甚至能夠在輕微優(yōu)化后達(dá)到110GHz。
除了速度的提升，新技術(shù)也沒有影響制程的進(jìn)一步縮小。研究人員還聲稱，新型晶體管特別適合于無線頻率方面的應(yīng)用，因?yàn)樗褪菫闊o線收發(fā)數(shù)據(jù)和電力而設(shè)計(jì)的，可穿戴電子設(shè)備和傳感器將證明它有極大的價值。
