半導體行業正在向“摩爾定律”時代過渡，這是由于三維（3D）集成方案的采用超越了傳統二維集成的局限性。盡管封裝解決方案使3D集成電路（IC）在商業上可行，但硅通孔和微凸塊的加入增加了面積開銷，并引入了限制整體性能的寄生電容。單片3D集成（M3D）是3D IC的未來方向，但由于上層熱處理預算有限，其在硅IC中的應用面臨阻礙，這會降低器件性能。為了克服這些局限性，碳納米管和二維半導體等新興材料已被集成到硅集成電路的后端。近日，賓夕法尼亞州立大學Saptarshi Das、Rahul Pendurthi報道了互補二維場效應晶體管的單片三維集成。
本文要點：
1) 作者報道了互補WSe2 FET的M3D集成，其中n型FET放置在第1層，p型FET放在第2層。此外，作者通過間距<1μm的300 nm通孔實現了密集和大規模集成，并連接了第1層和第2層中的300多個器件。
2) 此外，作者還有效地實現了垂直集成邏輯門，包括反相器、NAND門和NOR門。該工作突出了二維材料在推進互補金屬氧化物半導體電路中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
