IBM公司的瑞士蘇黎世研究所開(kāi)發(fā)出了可在硅元件上生長(zhǎng)出幾乎沒(méi)有晶體缺陷的化合物半導(dǎo)體晶體納米線的技術(shù)。

　　納米線的SEM圖，利用TASE技術(shù)、像嫁接一樣在硅納米線上制作而成的化合物半導(dǎo)體單晶硅組成納米線。硅部分用綠色表示，化合物半導(dǎo)體部分用紅色表示。（圖片：海因茨·施密德/IBM）（點(diǎn)擊放大）

　　這可以說(shuō)是一種雖然以Si/CMOS技術(shù)為基礎(chǔ)，卻無(wú)需依靠微細(xì)化就能提高半導(dǎo)體性能的方法。IBM將其定位于可延續(xù)摩爾定律的技術(shù)，同時(shí)也將其視為一項(xiàng)有望實(shí)現(xiàn)可在硅上形成光學(xué)電路的硅光子的技術(shù)。

　　IBM此次開(kāi)發(fā)的技術(shù)名為“模板輔助選擇性外延”（Template-Assisted Selective Epitaxy，TASE”，是像嫁接一樣在SOI（silicon-on-insulator，絕緣體上硅片）基板上形成的硅納米線（NW）上形成III-V族化合物半導(dǎo)體NW的技術(shù)。具體方法是，先在SOI晶圓上形成一種模板，然后像鑄造一樣，讓化合物半導(dǎo)體流入模板，使其晶體生長(zhǎng)。IBM已于2013年發(fā)布了采用這種TASE技術(shù)在基板上垂直形成化合物半導(dǎo)體NW的技術(shù)，而此次是在基板上平行形成NW。

　　化合物半導(dǎo)體NW的形成方法大致有以下幾個(gè)步驟：（1）在（100）晶面SOI基板上形成25～50nm厚的硅層，并采用電子束光刻技術(shù)形成圖案，然后再形成形狀幾乎與最終形成的NW相同的硅NW。

　　（2）采用原子層沉積（ALD）技術(shù)在硅NW上形成30nm厚的SiO2層。不過(guò)，NW的頂端要預(yù)先采用蝕刻等技術(shù)除去SiO2。其他SiO2層則會(huì)變成化合物半導(dǎo)體NW的模板。

　?。?）采用蝕刻法從（2）的開(kāi)口部除去模板中的部分硅NW。剩余的硅結(jié)晶面變成（111）晶面。然后，采用有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法（MOCVD）讓化合物半導(dǎo)體的晶體在模板中生長(zhǎng)。

　?。?）利用氟化氫（HF）水溶液蝕刻去除之前變成模板的SiO2。通過(guò)以上步驟，便會(huì)得到一種好像在硅NW末端嫁接了化合物半導(dǎo)體NW一樣的元件。

　　據(jù)相關(guān)論文介紹，采用該技術(shù)在SOI晶圓上制作的化合物半導(dǎo)體NW具有非常高的結(jié)晶品質(zhì)。比如砷化銦（InAs）NW，運(yùn)用霍爾效應(yīng)測(cè)量法獲得的載流子遷移率在室溫下高達(dá)5400cm2/Vs。論文稱，“這有力地證明，制作出來(lái)的NW幾乎沒(méi)有晶體缺陷”。論文的第一作者、IBM蘇黎世研究所研究員海因茨·施密德（Heinz Schmid）也認(rèn)為，“沒(méi)有缺陷是該技術(shù)有別于在硅晶圓上讓化合物半導(dǎo)體晶體生長(zhǎng)的其他技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)”。