於本周2025年国际电机电子工程师学会（IEEE）上，imec展示了包含单层二??化钨（WSe2）通道的p型场效电晶体（pFET）所具备的显着性能升级，以及用於源极／汲极接点成形和闸极堆叠整合且与晶圆厂相容的改良版模组。这些研究成果透过imec与领先半导体制造商的合作来实现，为基於2D材料的元件技术之重大进展；这项技术被视为延伸逻辑技术发展途径的长期潜力方案。

（左）采用缺陷钝化合成形成的二??化钨双原子层薄膜之2D pFET元件转移曲线，最隹元件显示最大电流为690μA/μm；（右）与台积电合作制出之最终双闸极2D pFET元件的穿透电子显微镜（TEM）截面图。

采用由2D过渡金属二硫族化物（MX2）组成的原子级薄元件层来取代矽传导通道，可??实现闸极与通道长度的极限微缩，同时保持良好的静电通道控制与高载子迁移率。未来要实现的关键里程碑包含高品质的2D材料层沉积、闸极堆叠整合、低电阻源极／汲极接点成形，以及12寸晶圆整合。此外，大多的研究心力专注在改良（包含二硫化钨或二硫化??通道的）n型元件，但是也需要更多有关p型元件的基础研究，後者需要不同的通道材料（例如二??化钨）。

imec运算暨记忆体元件技术研发??总Gouri Sankar Kar表示：「在2025年IEEE国际电子会议（IEDM）上，我们在两场不同的发表会中展示，在imec核心CMOS产业联盟计画（IIAP）与领先半导体制造商建立的深度合作如何实现2D材料型元件的性能突破。在这两项合作中，结合由这些制造商提供的高品质2D材料层与imec研发的改良版接点与闸极模组，在推进2D材料元件技术超越现有的先进方案时发挥了关键作用。」

Gouri Sankar Kar解释：「在过渡金属二硫族化物通道的上方沉积顶层闸极二氧化??（HfO2）介电层需要附加一层种子层来协助二氧化??形成晶核与材料成长。对nFET来说，这点透过形成一层氧化铝（ALOx）界面层就能处理，但这套方法对pFET来说极具挑战，因为二??化钨通道材料具备不同於n型元件的材料特性。与台积电合作，我们先是制作一层双原子层合成二??化钨，该元件层的形成是将两层由台积电提供的高品质二??化钨单原子层接续转移到我们的基板上。接着，我们把顶层二??化钨单原子层进行氧化，将其转换为一层已经成功协助二氧化??闸极氧化层进行沉积的界面层。这套与晶圆厂相容且基於实验室的整合方法达成了我们开发的双闸极pFET之创新纪录性能。」

另一场发表会则彰显imec与英特尔合作开发用於n型（二硫化钨与二硫化??）及p型（二??化钨）2D场效电晶体源极／汲极接点及闸极堆叠整合的12寸可制造模组。Gouri Sankar Kar表示：「这项重大创新包含在英特尔的高品质2D材料层采用氧化物选择性蚀刻制程，这些2D材料层由一层氧化铝（ALOx）界面层、一层二氧化??层与一层二氧化矽（SiO2）层覆盖。氧化物蚀刻制程让与晶圆厂相容的镶嵌型顶层接点得以成形，为世界首例。除此之外，在垂直接点的蚀刻制程中，氧化铝界面层也同时进行横向蚀刻，把氧化铝从通道区域内移除。这明显降低了顶层闸极的等效氧化物厚度（EOT），利於闸极的转移特性。」

此项研究获得imec产业联盟计画（IIAP）探索逻辑研究计画（Exploratory Logic program）的资助，2D-PL试验制程计画则透过欧洲展??计画（即Horizon Europe，编号101189797）与展??2020（即Horizon 2020，编号952792）的补助协议。