MIT成功開發微加工技術 可將3D晶體管工藝縮小至2.5nm

摩爾定律是指計算機晶元上的晶體管數量每隔2年左右會翻一番，並在過去數十年中成功驗證。不過伴隨著生產工藝要求的提升，越來越多的人質疑未來摩爾定律是否依然有效。麻省理工學院和科羅拉多大學的工程師近日成功研發出新的微加工技術，可用於生產有史以來最小的3D晶體管，尺寸是目前主流商用產品的三分之一。

幾年前，晶元行業的標準是14nm生產工藝，是指每個晶體管的寬度。目前在商業領域，iPhone XR、iPhone XS和iPhone XS Max上裝備的A12 Bionic晶元就是7nm生產工藝，而且目前已經有生產廠商開始試驗5nm生產工藝。而研究人員開發的一些新晶體管再次將其減半，根據測量創紀錄的達到2.5納米寬。

為了製造它們，該團隊在新進開發的微加工工藝熱原子層蝕刻（thermal ALE）基礎上進行了改進。首先他們將稱之為銦鎵砷（indium gallium arsenide）的合金半導體材料暴露於氟化氫（hydrogen fluoride）上，用於在基板表面上形成薄薄的金屬氟化物層。

接下來該團隊添加了一種名為二甲基氯化鋁（DMAC）的有機化合物，用於觸發配位體交換（ligand exchange）的化學反應。DMAC中名為「ligands」的離子和金屬氟化物層中的原子結合，因此當DMAC被清除時，它將單個原子從金屬表面上剝離。每次刻蝕僅0.2納米，當重複數百次過程時，蝕刻精度可以達到令人驚嘆的地步。

該研究的第一作者盧文傑說：「這就有點像是一層層的剝洋蔥。在每個循環中，我們只能蝕刻掉2%的納米材料。這使我們具有超高的精度和對過程的精確控制。」研究人員使用該技術製造了FinFET（鰭片場效應晶體管），通常情況下精度為5nm，而最高精度可以達到2.5納米。

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