エレクトロニクス：ファンデルワールス積層による階層ごとのモノリシック三次元集積化

二次元（2D）半導体は、ダングリングボンドのない表面と、格子整合という従来の制約なしにさまざまな基板に集積化できる能力により、モノリシック三次元（M3D）集積向けの大きな可能性を示してきた。しかし、原子レベルにまで薄い2D半導体は、マイクロエレクトロニクスにおけるさまざまな高エネルギー工程に適合せず、複数の2D回路層のM3D集積化は難題である。今回我々は、加工温度を120°Cに抑制する、全面的に事前作製された回路層のファンデルワールス（vdW）積層による代替の低温M3D集積化手法について報告する。さらにvdW積層工程を層ごとに反復することにより、縦方向に10の回路層を備えたM3D集積化システムが実現され、これまでの熱履歴の制限が克服された。詳細な電気特性評価により、vdW回路層を反復して上に積層した後に、最下層の2Dトランジスターが影響を受けないことが実証された。さらに、異なる層内のデバイスを、vdW層間ビアを通じて縦に接続することにより、所望のシステム機能を備えたさまざまな論理構造や異種構造が実現された。今回の実証により、層数を増やしたM3D回路の作製に向けた低温工程の道筋が得られる。

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