通过生长实现单晶薄膜的无缝单片三维集成
应用物理
2023-12-08 v2 材料科学
摘要
对电子元器件进行三维（3D）集成的需求正在稳步增长。硅通孔（TSV）技术是唯一可行的 3D 集成单晶器件元件的方法，尽管它面临着巨大的工艺挑战。虽然单片 3D（M3D）集成方案展现出良好前景，但迄今为止尚未实现无中间衬底的单晶半导体之间的无缝连接。这一挑战源于在晶圆后段工艺之后，于低温下在非晶或多晶表面上生长单晶以保护底层电路的固有难度。因此，基于生长的单晶 M3D 实用解决方案仍未出现。本文提出一种方法，可在低于 400 °C 的温度下，于非晶和多晶表面上生长由过渡金属二硫化物构成的单晶沟道材料。基于所开发的这一技术，我们实现了垂直单晶逻辑晶体管阵列的无缝单片集成。这一成果促成了前所未有的垂直 CMOS 阵列的开发，进而构建出垂直反相器。最终，这一成就为以单晶形式实现各类电子和光电硬件的 M3D 集成铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2312.03206,
title = {Seamless monolithic three-dimensional integration of single-crystalline films by growth},
author = {Ki Seok Kim and Seunghwan Seo and Junyoung Kwon and Doyoon Lee and Changhyun Kim and Jung-El Ryu and Jekyung Kim and Min-Kyu Song and Jun Min Suh and Hang-Gyo Jung and Youhwan Jo and Hogeun Ahn and Sangho Lee and Kyeongjae Cho and Jongwook Jeon and Minsu Seol and Jin-Hong Park and Sang Won Kim and Jeehwan Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.03206},
year = {2023}
}