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量子科學(xué)新蟲 (初入文壇)
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復(fù)旦大學(xué)包文中課題組Nature子刊，小型臺式無掩膜光刻機助力二維半導(dǎo)體集成電路工藝
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引言 石墨烯的發(fā)現(xiàn)為人類打開了二維材料的大門，經(jīng)歷十多年的研究，二維材料表現(xiàn)出的各種優(yōu)良性能越來越吸引科研學(xué)者。然而，在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用二維材料仍然存在著很多問題，所制成的器件不能符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 【成果簡介】 近日，復(fù)旦大學(xué)包文中教授課題組利用機器學(xué)習(xí) (ML) 算法優(yōu)化了二維半導(dǎo)體（MoS2）頂柵場效應(yīng)晶體管 (FET)的制備工藝，并采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計流程和工藝進行了晶圓級器件與電路的制造和測試。文章以《Wafer-scale functional circuits based on two dimensional semiconductors with fabrication optimized by machine learning》為題發(fā)表于Nature Communications。本文中，晶圓尺寸器件制備的優(yōu)化是先利用機器學(xué)習(xí)指導(dǎo)制造過程，隨后使用小型臺式無掩膜光刻機MicroWriter ML3進行制備，優(yōu)化了遷移率、閾值電壓和亞閾值擺幅等性能。[/code] 【圖文導(dǎo)讀】 圖1. 制備MoS2 FETs的總流程圖。（a）CVD法制備晶圓尺寸的MoS2。（b）MoS2場效應(yīng)管的各種截面圖。（c）晶體管的表現(xiàn)和各類參數(shù)的關(guān)系。（d）從材料制備到芯片制備和測試的優(yōu)化反饋循環(huán)。 圖2. MoS2 FETs的邏輯電路圖。（a），（b），（c）和（d）各類電壓對器件的影響。（e）使用MicroWriter ML3無掩膜激光直寫機制備的正反器和（f）相應(yīng)實驗結(jié)果（g）使用MicroWriter ML3無掩膜激光直寫機制備的加法器和（h）相應(yīng)的實驗結(jié)果。 圖3. 利用MoS2 FETs制備的模擬，儲存器和光電電路。（a）使用無掩膜光刻機制備的環(huán)形振蕩器和（b）相應(yīng)的實驗結(jié)果。（c）基于MoS2 FETs制備的存儲陣列和（d-f）相應(yīng)的實驗結(jié)果。（g）利用MicroWriter ML3制備的光電電路和（h-i）相應(yīng)的表現(xiàn)結(jié)果。 圖4. 使用MicroWriter ML3無掩膜激光直寫機在晶圓上制備MoS2場效應(yīng)管。（a）在兩寸晶圓上制備的基于MoS2場效應(yīng)管的加法器。（b），（c）和（d）在晶圓上制備加法器的運算結(jié)果。 【結(jié)論】 隨著二維材料的應(yīng)用和人工智能在各領(lǐng)域的迅速發(fā)展，如何快速開發(fā)出符合實驗設(shè)計的原型芯片結(jié)構(gòu)變得十分重要。由于實驗過程中需要及時修改相應(yīng)的參數(shù)，得到優(yōu)化的實驗結(jié)果，所以十分依賴靈活多變的光刻手段。從上文中可以看出，小型臺式無掩膜光刻機MicroWriter ML3可以幫助用戶快速實現(xiàn)各類邏輯結(jié)構(gòu)的開發(fā)，助力微電子相關(guān)領(lǐng)域的研究。 封面.jpg |
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量子科學(xué)
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2樓2022-12-15 13:49:34
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