4 英寸异质结构制造技术的进步增强了 AI 半导体

Josiah02 · 发表于 2024-11-8 12:50:53

随着人工智能（AI）技术的进步，对更高性能半导体的需求正在快速增长。开发新材料和创新结构以实现高性能半导体已变得至关重要。
全球首次研发出采用等离子增强化学气相沉积（PECVD）技术的4英寸异质结构制造技术，该技术突破可生产低功耗、高性能半导体，超越传统硅基技术。
韩国机械研究院（KIMM）半导体制造研究中心高级研究员 Hyeong-U Kim 领导的研究团队与成均馆大学机械工程系 Taesung Kim 教授团队合作，利用等离子技术在世界上首次成功制造出 4 英寸异质结构半导体。
该项研究发表在《先进材料》和《能源与环境材料》上。
该技术有望利用TMDc等下一代半导体材料应用于AI半导体。
TMDc（过渡金属二硫化物）是下一代半导体的材料候选，具有原子级二维结构，可提供类似硅的性能、低功耗操作和快速切换速度。它特别适用于神经形态系统，并用于机器学习、深度学习和认知计算。（例如二硫化钼，MoS 2），二硫化钨，WS 2）和硒化钼，MoSe 2）。
研究团队利用PECVD设备，成功制作出两种4英寸晶圆级异质结构，第一种是WS2与石墨烯的异质结构，其制作方法是在石墨烯转移晶圆上沉积1纳米（nm）的钨（W）金属层，然后进行H2S等离子硫化。
此外，该团队通过将两种不同形式的二硫化钼（MoS 2）结合为薄膜，在金属半导体异质结构方面取得了突破。
金属1T相具有正交结构，与更稳定的六方2H相相比，它处于亚稳态，这使得大面积晶圆生产具有挑战性。这项新技术使该团队能够生产出1T相的4英寸晶圆，并成功实现1T-2H异质结构。
传统的异质结构制备方法（例如堆叠）只能制备出几微米大小的异质结构，而且存在可重复性问题。该团队通过使用 PECVD 制备出 4 英寸晶圆级异质结构，从而克服了这些限制。
这一突破使得 3D 集成结构的开发成为可能，该结构显著降低了功率损耗和热量耗散，从而提高了性能和能源效率——这是低功耗、高性能 AI 半导体的关键因素。
KIMM 高级研究员 Hyeong-U Kim 表示：“这项新开发的技术不仅满足了晶圆尺寸和可重复性的要求，还可以进行以前仅限于学术研究的实验验证。
“使用半导体行业广泛使用的工具 PECVD，该技术具有很大的大规模生产潜力，可能有助于提高人工智能半导体的性能和商业化。”
KIMM 已在美国和韩国注册专利，确保了两种 4 英寸异质结构晶圆制造的原创技术。

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