На конференции VLSI Technology and Circuits исследовательский центр IMEC совместно с компаниями ASML и TSMC представили технологический процесс для массового производства 2D-транзисторов на базе стандартных 300-мм кремниевых пластин. Хотя технология еще не готова к немедленному внедрению, она станет критически важным решением, когда классические кремниевые транзисторы достигнут пределов своего физического масштабирования.
Транзисторы с атомарно тонкими проводящими каналами считаются будущим полупроводниковой индустрии. По мере уменьшения техпроцессов традиционные каналы становятся слишком короткими, что негативно сказывается на управляемости приборов. 2D-структуры позволяют эффективно переключать состояния при минимальных токах, обеспечивая высокую энергоэффективность и снижение тепловыделения.
Ранее главным препятствием было массовое производство 2D-транзисторов обоих типов проводимости (n- и p-типа) на 300-мм пластинах. Партнерам удалось решить эту задачу, продемонстрировав масштабируемую интеграцию на одной кремниевой подложке. Для создания nFET-транзисторов использовался дисульфид молибдена (MoS2), а для pFET-структур — дисульфид или диселенид вольфрама (WS2 и WSe2). Все компоненты изготовлены с шагом 50 нм, что сопоставимо с актуальными нормами 3-нм техпроцесса.
По данным IMEC, новые устройства демонстрируют стабильные вольт-амперные характеристики и низкие токи утечки. Важной особенностью разработки является возможность интеграции таких транзисторов на обратной стороне пластины. Это открывает перспективы для эффективной реализации систем питания и интерфейсов, освобождая полезное пространство на лицевой стороне кристалла. Для уменьшения контактных областей без потери производительности предложено использовать технологию вольфрамовой металлизации канавок. Кроме того, экономическую эффективность процесса повышает возможность использования одной маски на слой.
Важно понимать, что на данный момент представленное решение является демонстрацией готовности технологии к переносу из лабораторных условий в реальное производство. В перспективе такие 2D-транзисторы найдут применение в высокотехнологичной логике и многослойных стековых компоновках.
