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ナノスケールデバイス：単結晶2D半導体の成長ベースのモノリシック3D集積化
Nature 636, 8043 doi: 10.1038/s41586-024-08236-9
電子部品の三次元（3D）集積化の要求は着実に増加している。処理工程に大きな課題があるにもかかわらず、単結晶デバイス部品を3D形態に集積化する実現可能な唯一の方法として、シリコン貫通電極（TSV）技術が浮上している。モノリシック3D（M3D）集積化スキームは有望であるものの、ウエハーを介さない単結晶半導体のシームレス接続はまだ実証されていない。この難題は、配線工程（back-end-of-the-line process）の後に、下層回路を保護するために低温で非晶質表面または多結晶表面上に単結晶を成長させることの固有の困難さに起因している。従って、成長による単結晶のM3D集積化の実用的な解決策は、まだ分かっていない。今回我々は、特に遷移金属ジカルコゲニド類からなる単結晶チャネル材料を、非晶質表面または多結晶表面上に、下層電子部品を保護できるほど十分低い温度で成長させる方法を提示する。我々は、開発されたこの手法に基づいて、縦型単結晶論理トランジスターアレイのシームレスなモノリシック集積化を実証している。今回の結果は、成長させた単結晶チャネルで構成される前例のない縦型CMOS（相補型金属酸化膜半導体）アレイの開発につながる。最終的に、今回の成果は、さまざまな電子ハードウエアを単結晶形態でM3D集積化する機会をもたらす。
