Новые ультратонкие бор-нитридные микропленки

Новейшие исследования, проводимые под руководством научных сотрудников Национального Института Науки и Технологий Улсана помогли обнаружить ультратонкие борнитридные микропленки для электроники нового поколения.

Международная исследовательская команда, возглавляемая учеными из Национального Института Науки и Технологий Улсана в сотрудничестве с научными работниками Кембриджского Университета, а также Каталонского Института Нанонаук и Нанотехнологий, утверждает, что обнаружила не имеющий аналогов материал, который может ускорить развитие инноваций в области миниатюризации электронных устройств.

Новый материал связан с совместным исследованием, во время которых научная команда успешно продемонстрировала синтез тонких пленок неупорядоченного нитрида бора, обладающего невероятно низкой диэлектрической проницательностью, высоким напряжением пробоя и превосходными метал-барьерными свойствами.

Возможности для электро-схем нового поколения

Согласно заявлениям исследовательской команды, новый материал представляет широкие возможности для электросхем нового поколения, особенно в области соединительных изоляторов. Разработка выглядит многообещающе, так как текущий процесс миниатюризации устройств логики и памяти в электросхемах, в особенности в их соединительных частях (проводках, соединяющих различные компоненты схемы) также требует уменьшения ради гарантии улучшенной производительности.

В настоящее время, из-за сложности объединения диэлектриков при помощи процессов КМОП-структур всесторонние исследовательские усилия направлены на уменьшение сопротивления масштабируемых соединений. По заявлениям членов исследовательской команды: «Материалы для соединительной изоляции должны обладать низкой диэлектрической проницательностью и быть стабильными с термической, механической и химической точки зрения».

Собственно, было потрачено очень много усилий для получения материалов с низкой диэлектрической проницаемостью без необходимости искусственно добавлять пустоты в микропленки. И, несмотря на некоторое количество попыток произвести материал с такими характеристиками, все они оказались провальными в плане применения к соединениям, в силу слабых механических свойств и химической нестабильности.

Неупорядоченный нитрид бора и низкая диэлектрическая проницательность

В своей работе объединенная команда продемонстрировала успехи в выращивании неупорядоченного нитрида бора с невероятно низкими показателями диэлектрической проницательности. В частности, команда создала на кремниевой подложке микропленку из нитрида бора толщиной примерно в 3нм. Этого удалось достичь при помощи использования химического осаждения из газовой фазы с источником индуктивно-связанной плазмы. Борнитридный материал показал исключительно низкую диэлектрическую проницаемость на 30% ниже, чем у существующих доступных изоляторов.

“Мы обнаружили, что температура стала важным параметром. Идеальная борнитридная микропленка возникла при температуре в 400° С”, говорит Сёкмо Хонг, аспирант кафедры Естественных наук. “Материал с ультра-низкими показателями диэлектрической проницательности также демонстрирует высокие показатели напряжения пробоя и, скорее всего, выдающиеся метал-барьерные свойства, что делает пленку невероятно привлекательной для применения в электронных решениях”.

Материал также демонстрирует превосходные механические характеристики, и, когда исследователи проверяли свойства диффузионного барьера в жестких условиях, они обнаружили, что он способен предотвращать перемещение атомов металла из соединительных частей в изоляцию.

Согласно ученым, это поможет решить давно существующую проблему соединения в микросхемах, построенных на КМОП-структурах, позволяя уменьшить размеры устройств, что соответствует требованиям спроса на более компактные электронные решения. Если борнитридный материал, найденный командой, будет введен в коммерческое обращение, это очень поможет преодолеть угрожающий кризис, с которым столкнулась полупроводниковая промышленность.