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Gli scienziati finanziati dall’UE hanno sviluppato con successo un nuovo approccio per l’integrazione di materiali semiconduttori composti appartenenti ai gruppi III-V della tavola periodica, su wafer di silicio (Si). Si tratta di un risultato importante verso la creazione di chip più piccoli e potenti caratterizzati da bassa densità di potenza.
L’impatto continuo della legge di Moore ha guidato gli avanzamenti nei dispositivi portatili, poiché continuano ad avere dimensioni sempre minori, a diventare più veloci e più convenienti. In questo modo, il settore dei semiconduttori sta affrontando la sfida relativa alla migrazione di processi che un tempo venivano sviluppati per pochi micron, allo scopo di arrivare a giunzioni grandi pochi nanometri.
Nell’ambito del progetto FACIT (Fast anneal of compound semiconductors for integration of new technologies), finanziato dall’UE, gli scienziati hanno combinato con successo materiali appartenenti ai gruppi III-V della tavola periodica (Indio, gallio e arseniuro, InGaAs) con la tecnologia silicio germanio (SiGe), per creare dei chip CMOS (complementary metal-oxide semiconductor). Il processo di nuova concezione è compatibile con una produzione ad alto volume, il che lo rende una valida opzione per i produttori di chip.
Utilizzando lo stesso wafer di silicio di grandi dimensioni (350-400 mm), il team del progetto ha sviluppato un processo che consente di integrare strati CMOS contenenti InGaAs, SiGe e Si. Gli scienziati hanno considerato questo metodo come mezzo ai fini di ulteriore restringimento e scalabilità della tecnologia CMOS, a livello di nanometri.
Le proprietà del materiale SiGe e InGaAs sono molto diverse dalle proprietà del silicio, soprattutto per quanto riguarda il trattamento termico. Inoltre, i materiali InGaAs e SiGe richiedono condizioni di lavorazione molto diverse in termini di bilancio termico. La ricottura ultraveloce costituisce una tecnologia chiave per consentire la co-integrazione di SiGe e InGaAs.
Gli scienziati del progetto FACIT hanno approfondito la ricottura misurabile in millisecondi, dei canali ad alta mobilità. I risultati hanno dimostrato che l’uso di tale ricottura ultraveloce può ridurre drasticamente la densità degli stati di interfaccia, rivelandosi equivalente a un processo convenzionale, pur utilizzando un bilancio termico notevolmente inferiore.
La ricottura ultraveloce può servire per formare giunzioni superficiali stabili. I risultati del progetto sono promettenti, giacché la sostituzione del silicio con canali ad alta mobilità come Ge e InGaAs sarà la prossima rivoluzione in ambito di materiali. L’integrazione di tali materiali di alta qualità sul silicio è importante per la costruzione di transistor con prestazioni e potenza superiori, su scala nanometrica.
