Исследовательский центр imec совместно с компаниями ASML и TSMC объявил о крупном технологическом прорыве. Им впервые удалось успешно интегрировать n- и p-канальные транзисторы на основе двумерных (2D) полупроводниковых материалов на стандартной 300-миллиметровой кремниевой пластине с шагом контактов всего 50 нм.
Двумерные переходные металлы дихалькогениды (TMD), такие как дисульфид молибдена (MoS2), диселенид вольфрама (WSe2) и дисульфид вольфрама (WS2), рассматриваются как ключевые кандидаты для замены традиционного кремния в будущих микросхемах. Благодаря тому, что эти материалы имеют толщину всего в один атом, они обеспечивают исключительный электростатический контроль над каналом проводимости. Это позволяет минимизировать токи утечки даже при экстремальном уменьшении размеров затвора. Однако до сих пор внедрение 2D-материалов в промышленное производство сдерживалось отсутствием стабильной технологии их интеграции на стандартных 300-мм пластинах с сохранением высоких характеристик, демонстрируемых в лабораторных условиях.
Новые рекорды масштабирования
На прошедшем симпозиуме по технологиям и схемам IEEE/JSAP VLSI 2026 консорциум из imec, ASML и TSMC представил готовую для промышленного использования технологическую цепочку. Исследователи добились трех важнейших результатов:
- Продемонстрировали первые в мире nFET и pFET транзисторы на основе 2D-материалов с шагом контактов (contacted poly pitch, CPP) всего 50 нм. Этот параметр объединяет длину затвора и длину контактов истока/стока.
- Достигли критически низкого тока утечки в закрытом состоянии при нулевом напряжении на затворе для обоих типов транзисторов.
- Получили рекордные показатели производительности для p-канальных транзисторов на базе WSe2, вплотную приблизившись к лучшим единичным лабораторным образцам.
EUV-литография и «обратная» технология производства
Ключевым фактором успеха стало использование литографии в глубоком ультрафиолете (EUV) с одним шаблоном, оптимизированной специалистами ASML. Это позволило сформировать затворы длиной до 28 нм с прецизионной точностью.
Для решения проблемы высокого сопротивления контактов была использована инновационная схема «обратного» тонкопленочного транзистора (TFT). В отличие от классической структуры, здесь nFET и pFET имеют нижние контакты и перекрывающий напыленный затвор. Двумерный материал канала переносится на уже сформированные и заполненные вольфрамом канавки контактов. Надежность и стабильность метода подтверждается тем, что около 94% транзисторов на 300-мм пластине оказались полностью функциональными.
Хотя до коммерческого применения технологии в потребительских процессорах пройдут годы, данный прорыв доказывает принципиальную возможность масштабирования логики за пределы физических ограничений кремния с использованием существующего оборудования фабрик.