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

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

　　這可以說是一種雖然以Si/CMOS技術為基礎，卻無需依靠微細化就能提高半導體性能的方法。IBM將其定位于可延續(xù)摩爾定律的技術，同時也將其視為一項有望實現可在硅上形成光學電路的硅光子的技術。

　　IBM此次開發(fā)的技術名為“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族化合物半導體NW的技術。具體方法是，先在SOI晶圓上形成一種模板，然后像鑄造一樣，讓化合物半導體流入模板，使其晶體生長。IBM已于2013年發(fā)布了采用這種TASE技術在基板上垂直形成化合物半導體NW的技術，而此次是在基板上平行形成NW。

　　化合物半導體NW的形成方法大致有以下幾個步驟：（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。

　?。?）采用原子層沉積（ALD）技術在硅NW上形成30nm厚的SiO2層。不過，NW的頂端要預先采用蝕刻等技術除去SiO2。其他SiO2層則會變成化合物半導體NW的模板。

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

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

　　據相關論文介紹，采用該技術在SOI晶圓上制作的化合物半導體NW具有非常高的結晶品質。比如砷化銦（InAs）NW，運用霍爾效應測量法獲得的載流子遷移率在室溫下高達5400cm2/Vs。論文稱，“這有力地證明，制作出來的NW幾乎沒有晶體缺陷”。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）也認為，“沒有缺陷是該技術有別于在硅晶圓上讓化合物半導體晶體生長的其他技術的關鍵點”。