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石墨材料电子显微镜IBM将发表2GHz石墨烯晶片制造技术论文

来自IBM的研究人员将在12月初于美国华盛顿特区举行的年度IEDM(International Electron Device Meeting)会议上,发表以CMOS相容8寸晶圆制程生产石墨烯(Graphene)材料2GHz倍频RF电路的技术论文。

石墨烯是一种单片状(single-sheet)的碳原子蜂巢状晶格,不只有电场效应,也有弹道电子传输(ballisticelectronictransport);石墨烯的电子迁移率是矽材料的至少40倍。不过虽然其高电流密度、高速度等优点让该种材料具备生产高性能晶片的吸引力,但碳材料的处理并不容易,要在晶圆厂进行生产也是个问题。

由于一个完美石墨烯薄片内的碳化学键(chemicalbonds),都有天生的惰性表面,使得要在其上制作电介质层(以隔离闸极)非常困难;IBM的方法是逆转一般的制程,首先在矽晶圆上定义闸架构,接着再以化学气相沉积设备,将石墨烯层制作转移至矽晶圆上。在确定石墨烯的区域之后,IBM就能将源极与汲极接点与石墨烯连结,已完成FET结构。

IBM所制作的倍频器整合了多个FET与RF被动元件,证实在2GHz的输出频率下具备-25db的转换增益(conversiongain)。

以电子显微镜对CMP后的晶圆片进行断层扫描的照片,途中可看到IBM论文所描述的倒T闸极结构。

以上4张图片分别是:(a)8寸石墨烯FET晶圆、(b)单片裸晶、(c)典型经完整处理元件的电子显微镜影像、(d)放大后的元件影像,可显示嵌入式闸架构;除了以化学气相沉积进行石墨烯移转,以上所有的程序都是在传统8寸晶圆厂完成。

IBM研究员 工作在石墨烯材料研究中

IBM研究员 工作在石墨烯材料研究中

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