グラフェンがムーアの法則を救うために相互接続

グラフェン相互接続を追求している企業は Destination 2D だけではありません。 TSMC と Samsung も、この技術を最高のものに引き上げようと取り組んでいます。しかし、Banerjee 氏は、相互接続を個別に成長させて事後的にチップに取り付けるのではなく、トランジスタ チップ上に直接グラフェンを堆積することを実証した唯一の企業は Destination 2D であると主張しています。

低温でのグラフェンの蒸着

グラフェンは 2004 年に初めて分離されました。このとき、研究者は粘着テープでグラファイトの塊からグラフェンのシートを剥がして分離しました。この材料は非常に有望であると考えられ、2010 年にこの偉業はノーベル賞を受賞しました。 (ノーベル賞共同受賞者のコンスタンチン・ノボセロフは現在、Destination 2D の主任科学者です)。

Startup Destination 2D は、ウェハ スケールでグラフェン相互接続を堆積できる CMOS 互換ツールを開発しました。デスティネーション 2D

ただし、テープを使用して鉛筆の先端からグラフェンを慎重に剥がすことは、正確には拡張可能な製造方法ではありません。グラフェン構造を確実に作成するために、研究者らは、加熱された基板上に炭素ガスを堆積させる化学気相成長法に注目しました。これには通常、CMOS 製造における最大動作温度である約 400 °C をはるかに超える温度が必要です。

Destination 2D は、カリフォルニア大学サンタバーバラ校の Banerjee の研究室で開発された圧力支援直接堆積技術を使用しています。バナジー氏が圧力支援固相拡散と呼ぶこの技術では、ニッケルなどの犠牲金属膜を使用する。犠牲膜はトランジスタチップの上に配置され、炭素源がその上に堆積されます。次に、およそ 410 ～ 550 キロパスカル (1 平方インチあたり 60 ～ 80 ポンド) の圧力を使用して、カーボンが犠牲金属を通過し、その下のきれいな多層グラフェンに再結合します。その後、犠牲金属が単純に除去され、パターニングのためにグラフェンがオンチップに残されます。この技術は 300 °C で動作しますが、その温度は下にあるトランジスタを損傷しない程度に冷却されます。

グラフェンの電流密度を高める

グラフェン相互接続がパターン化された後、グラフェン層にドーピングが行われ、抵抗率が低下し、通電容量が向上します。 Destination 2D チームは、ドーピング原子がグラフェン シート間に拡散するインターカレーションと呼ばれるドーピング技術を使用しています。

ドーピング原子はさまざまで、例には塩化鉄、臭素、リチウムなどがあります。ドーパントが注入されると、電子 (または材料内の電子正孔) がグラフェン シートに与えられ、より高い電流密度が可能になります。 「インターカレーション化学は非常に古い主題です」とバナジー氏は言います。 「私たちはこのインターカレーションをグラフェンに導入しただけですが、これは新しいことです。」

この技術には有望な特徴があり、銅とは異なり、グラフェン相互接続が縮小されるにつれて、その電流容量が向上します。これは、細い線の場合、インターカレーション技術がより効果的になるためです。これにより、彼らの技術が将来にわたって何世代もの半導体技術をサポートできるようになる、とバナジー氏は主張する。

Destination 2D は、チップ レベルでのグラフェン相互接続技術を実証しており、製造施設で実装できるウェーハ スケールの堆積用のツールも開発しました。彼らは、鋳造工場と協力して、その技術を研究開発、そして最終的には生産に導入したいと考えています。