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。
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