研究前沿：二硫化钼MoS2-石墨烯 | Nature Electronics

三维单片Monolithic three-dimensional (M3D)集成技术，正越来越多地采用在半导体工业，作为传统硅通孔技术的替代方案，以增加堆叠的异质电子元件密度。三维单片M3D集成，还可提供晶体管级分区和材料异质性。然而，很少有非硅材料的大面积三维单片M3D集成演示。

今日，美国 宾夕法尼亚州立大学（The Pennsylvania State University）Subir Ghosh，Saptarshi Das等，在Nature Electronics上发文，报道了利用互连  (I/O) 密度为每平方毫米62,500 I/O的密集导通孔间结构的二维材料异质三维单片M3D集成。

这种三维单片M3D堆栈，主要由第二层tier 2 中的石墨烯化学传感器和第一层tier 1中的二硫化钼(MoS2) 忆阻晶体管MemTransistor可编程电路组成，每层中有500多个器件。

这种工艺，实现了传感器和计算元件之间物理接近度降低到50nm，从而降低近邻传感器计算应用中的延迟。这一制造工艺，也保持在200°C以下，因此与后端集成兼容。

图1:用于三维单片Monolithic three-dimensional，M3D集成技术的二维材料和制造工艺流程表征。

图2: 单芯片和异构三维3D 集成电路integrated circuits，IC。

图3: 第1层中，二硫化钼MoS2忆阻晶体管MemTransistor特性。

图4: 石墨烯化学晶体管的电学特性。

图5: 使用三维单片M3D 集成电路IC近传感器计算。

文献链接

Ghosh, S., Zheng, Y., Zhang, Z. et al. Monolithic and heterogeneous three-dimensional integration of two-dimensional materials with high-density vias. Nat Electron (2024).

https://doi.org/10.1038/s41928-024-01251-8

https://www.nature.com/articles/s41928-024-01251-8

本文译自Nature。