imec推動2D材料元件技術超越現有頂尖方案 促進未來邏輯技術發展

於本周2025年國際電機電子工程師學會（IEEE）上，imec展示了包含單層二硒化鎢（WSe2）通道的p型場效電晶體（pFET）所具備的顯著性能升級，以及用於源極／汲極接點成形和閘極堆疊整合且與晶圓廠相容的改良版模組。這些研究成果透過imec與領先半導體製造商的合作來實現，為基於2D材料的元件技術之重大進展；這項技術被視為延伸邏輯技術發展途徑的長期潛力方案。

圖一 : （左）採用缺陷鈍化合成形成的二硒化鎢雙原子層薄膜之2D pFET元件轉移曲線，最佳元件顯示最大電流為690μA/μm；（右）與台積電合作製出之最終雙閘極2D pFET元件的穿透電子顯微鏡（TEM）截面圖。

採用由2D過渡金屬二硫族化物（MX2）組成的原子級薄元件層來取代矽傳導通道，可望實現閘極與通道長度的極限微縮，同時保持良好的靜電通道控制與高載子遷移率。未來要實現的關鍵里程碑包含高品質的2D材料層沉積、閘極堆疊整合、低電阻源極／汲極接點成形，以及12吋晶圓整合。此外，大多的研究心力專注在改良（包含二硫化鎢或二硫化鉬通道的）n型元件，但是也需要更多有關p型元件的基礎研究，後者需要不同的通道材料（例如二硒化鎢）。

imec運算暨記憶體元件技術研發副總Gouri Sankar Kar表示：「在2025年IEEE國際電子會議（IEDM）上，我們在兩場不同的發表會中展示，在imec核心CMOS產業聯盟計畫（IIAP）與領先半導體製造商建立的深度合作如何實現2D材料型元件的性能突破。在這兩項合作中，結合由這些製造商提供的高品質2D材料層與imec研發的改良版接點與閘極模組，在推進2D材料元件技術超越現有的先進方案時發揮了關鍵作用。」
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