石墨烯互连旨在为摩尔定律赋予新生命

半导体行业临时以来确当务之急 — 摩尔定律 — 该定律划定芯片上的晶体管密度应大概每两年翻一番 — 变得越来越难以保持。缩小晶体管的才能以及它们之间的互连正在碰到一些基础的物理限度。特殊是，当铜互连按比例缩小时，它们的电阻率会飙升，这会下降它们能够携带的信息量并增添它们的能量耗费。本文援用地点：该行业始终在寻觅替换互连资料，以将摩尔定律的过程延伸一段时光。石墨烯在很多方面都是一个十分有吸引力的抉择：薄薄的碳资料存在杰出的导电性跟导热性，而且比金刚石更牢固。但是，研讨职员始终在尽力将石墨烯归入主流盘算利用，重要有两个起因。起首，堆积石墨烯须要低温，这与传统的 CMOS 制作不兼容。其次，未掺杂的微观石墨烯片的电荷载流子密度绝对较低。当初，总部位于加利福尼亚州米尔皮塔斯的始创公司 Destination 2D 宣称曾经处理了这两个成绩。Destination 2D 的团队展现了一种在 300 °C 下将石墨烯互连堆积到芯片上的技巧，这种技巧依然充足凉快，能够经由过程传统的 CMOS 技巧来实现。据 Destination 2D 的结合开创人兼首席技巧官 Kaustav Banerjee 称，他们还开辟了一种掺杂石墨烯片的方式，该方式的电流密度是铜的 100 倍。“人们始终在实验将石墨烯用于种种利用，但在主流微电子范畴，实质上是 CMOS 技巧，到现在为止，人们还无奈应用它，”Banerjee 说。Destination 2D 并不是独一一家寻求石墨烯互连的公司。台积电跟三星也在尽力使这项技巧失掉遍及。但是，Banerjee 宣称，Destination 2D 是独一一家直接在晶体管芯片顶部展现石墨烯堆积的公司，而不是独自成长互连并在过后将它们衔接到芯片上。高温堆积石墨烯石墨烯于 2004 年初次被分别出来，事先研讨职员用胶带将石墨烯片从石墨块上拉上去分别。这种资料被以为十分有前程，甚至于这一豪举在 2010 年取得了诺贝尔奖。（诺贝尔奖独特取得者 Konstantin Novoselov 当初是 Destination 2D 的首席迷信家）。Startup Destination 2D 开辟了一种兼容 CMOS 的东西，可能在晶圆级堆积石墨烯互连]article_adlist-->。目的2D但是，应用胶带警惕地从笔尖上撕下石墨烯并不完整是一种可扩大的出产方式。为了牢靠地创立石墨烯构造，研讨职员转向了化学气相堆积，此中碳气体堆积在加热的基板上。这平日须要温度远高于 CMOS 制作中大概 400 °C 的最高任务温度。Destination 2D 应用加州年夜学圣巴巴拉分校 Banerjee 试验室开辟的压力帮助直接堆积技巧。Banerjee 称之为压力帮助固相分散的技巧应用镍等就义金属膜。就义膜放置在晶体管芯片的顶部，并在顶部堆积一个碳源。而后，应用大概 410 到 550 千帕（每平方英寸 60 到 80 磅）的压力，碳自愿经由过程就义金属，并鄙人面从新组分解清洁的多层石墨烯。而后简略地去除就义的金属，将石墨烯留在芯片上用于图案化。该技巧在 300 °C 下任务，冷却到不会破坏上面的晶体管。进步石墨烯的电流密度在石墨烯互连图案化后，掺杂石墨烯层以下降电阻率并进步其载流才能。Destination 2D 团队应用一种称为插层的掺杂技巧，此中掺杂原子在石墨烯片之间分散。掺杂原子能够变更，比方氯化铁、溴跟锂。植入后，掺杂剂将电子（或其资料内的对应物，电子空穴）供给给石墨烯片，从而取得更高的电流密度。“插层化学是一个十分陈旧的学科，”Banerjee 说。“咱们只是将这种插层引入石墨烯中，这是新的。”与铜差别，这种技巧有一个很有前程的特色，跟着石墨烯互连的缩小，它们的载流才能会进步。这是由于对较细的线条，插层技巧会变得愈加无效。Banerjee 以为，这将使他们的技巧可能支撑将来多代半导体技巧。Destination 2D 曾经在芯片级别展现了他们的石墨烯互连技巧，他们还开辟了能够在制作设备中实行的晶圆级堆积东西。他们盼望与锻造厂配合，将他们的技巧用于研发，并终极用于出产。 　　申明：新浪网独家稿件，未经受权制止转载。 -->