麻省理工学院（MIT）的研究团队近日成功开发出一种基于二硫化钼（MoS2）的原子级薄晶体管，这是芯片领域又一次0的突破。2023年4月27日，《自然-纳米技术》发表了一篇论文，这篇论文在芯片行业引起了很大的关注。

论文的主要内容是他们开发出了一种新的芯片制造技术，这种技术将低温生长区与高温硫化物前体分解区分离，可以通过金属有机化学气相沉积法，以低于300℃的温度合成二维材料，并直接在8英寸的二硫化钼薄膜CMOS晶圆上生长，无需任何转移过程。

因为随着硅基芯片工艺越来越先进，芯片制造工艺正面临着瓶颈，传统的半导体芯片基本上都是用块状材料制成的，这些材料是方形的3D结构。

但随着芯片尺寸越来越小，想要通过堆叠多层晶体管以实现更密集的集成变得越来越困难。

为此全球就开始寻找另一种技术路线，那就是通过二维材料来实现晶体管的密集堆叠。

之前已经有人研究过这种技术，但这项技术有一个难题，想要将二维材料直接生长到硅CMOS晶圆上，需要大约600℃的温度，但硅晶体管和电路在加热到400℃以上时就可能出现损坏。

为了解决这个问题之前，科学家使用的方法是先在其他地方生长二维材料，然后再将这些二维材料转移到芯片或者晶圆上，但这种做法性能很差，无法达到量产，也正因为如此，这项技术一直没有实现太大的突破。

而麻省理工朱佳迪引领的这项新技术以低于300℃的温度合成二维材料，并直接在8英寸的二硫化钼薄膜CMOS晶圆上生长，无需任何转移过程。

如果这项技术能够量产，将具有很大的优势，跟传统的硅基晶体管相比，这种由二维材料制成的芯片可以像建楼房一样一层一层的堆叠上去，可以在更小的面积上集成更多的晶体管，还能实现更高的电子迁移率。

如果最终这项技术能够应用到芯片生产过程当中，这意味着人类的芯片将从纳米级进入原子级新时代，到时芯片制造将会打破摩尔定律的魔咒。

而且利用这种二维材料制作的芯片应用领域会更广泛，到时间可以直接应用在人工智能、柔性面板、可穿戴技术，智能纺织品等多种领域，这很有可能引领新一场产业变革。

出版信息

标题:

Low-thermal-budget synthesis of monolayer molybdenum disulfide for silicon back-end-of-line integration on a 200?mm platform

出版信息:

Nature Nanotechnology，27 April 2023

DOI:

10.1038/s41565-023-01375-6

转自：“科研之友 ScholarMate”微信公众号

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