二维（2D）材料由于其优异的电学和光子特性，是未来电子学的极具前途的候选材料，尽管目前在晶圆级合成上取得了一定进展，但由硅互补金属氧化物半导体（CMOS）电路上直接生长的2D材料的后端线（BEOL）集成仍无法实现，因为所需的热预算很高，远远超过了硅BEOL集成的极限（<400 °C），而一些能够实现此目标的转移工艺，往往会给2D材料和BEOL电路带来缺陷和污染。鉴于此，来自麻省理工学院电气工程与计算机科学系的Tomás Palacios等人报道了一种低热预算合成方法（生长温度< 300 °C，生长时间≤ 60 min），这使得2D材料能够在低于前体分解温度的温度下合成并直接生长在硅CMOS电路上而不需要任何转移工艺。

文章要点：

1) 该研究设计了一个金属-有机化学气相沉积反应器，将低温生长区与高温硫族化合物前体分解区分离，从而获得了在200 mm晶圆上得到了具有电均匀性的单层MoS₂，且具备~35.9 cm²·V⁻¹·s⁻¹的电子迁移率；

2) 此外，研究展示了MoS₂晶体管的硅CMOS兼容BEOL制造工艺流程，这些硅器件的性能退化可以忽略不计（电流变化< 0.5%，阈值电压偏移< 20 mV），研究认为，这将为未来电子产品单片3D集成奠定重要基础。

参考资料：

Zhu, J., Park, JH., Vitale, S.A. et al. Low-thermal-budget synthesis of monolayer molybdenum disulfide for silicon back-end-of-line integration on a 200 mm platform. Nat. Nanotechnol. (2023).

10.1038/s41565-023-01375-6

https://doi.org/10.1038/s41565-023-01375-6