半导体行业正在向“摩尔定律”时代过渡，这是由于三维（3D）集成方案的采用超越了传统二维集成的局限性。尽管封装解决方案使3D集成电路（IC）在商业上可行，但硅通孔和微凸块的加入增加了面积开销，并引入了限制整体性能的寄生电容。单片3D集成（M3D）是3D IC的未来方向，但由于上层热处理预算有限，其在硅IC中的应用面临阻碍，这会降低器件性能。为了克服这些局限性，碳纳米管和二维半导体等新兴材料已被集成到硅集成电路的后端。近日，宾夕法尼亚州立大学Saptarshi Das、Rahul Pendurthi报道了互补二维场效应晶体管的单片三维集成。

本文要点：

1) 作者报道了互补WSe₂ FET的M3D集成，其中n型FET放置在第1层，p型FET放在第2层。此外，作者通过间距<1µm的300 nm通孔实现了密集和大规模集成，并连接了第1层和第2层中的300多个器件。

2) 此外，作者还有效地实现了垂直集成逻辑门，包括反相器、NAND门和NOR门。该工作突出了二维材料在推进互补金属氧化物半导体电路中M3D集成方面的前景。

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Rahul Pendurthi et.al Monolithic three-dimensional integration of complementary two-dimensional field-effect transistors Nature Nanotechnology 2024

DOI: 10.1038/s41565-024-01705-2

https://doi.org/10.1038/s41565-024-01705-2