近期，中国科学院微电子研究所集成电路先导工艺研发中心在新型二维材料器件面向未来集成电路集成应用研发中取得重要进展，结合硅基FinFET工艺成功研制出10nm超短物理栅长二硫化钼晶体管，实现电流开关比达到10⁷。

　　二维半导体材料具有原子级的厚度，被用作晶体管的沟道材料时，可提高栅电极控制沟道中载流子传输的能力，从而抑制晶体管的短沟道效应。国际半导体路线图预测在1纳米以下节点，二维材料是延续摩尔定律的重要候选者之一。但由于微纳加工技术的限制，很难大规模制备超短栅长的二维材料晶体管，这使二维材料在集成电路产业化应用方面面临严重挑战。先导中心殷华湘研究员的团队在主流硅基FinFET集成工艺的基础上，巧妙利用了纳米级宽度的三维立体鳍型硅作为晶体管背栅电极，并集成单原子层厚度的二硫化钼薄膜作为沟道材料，成功研制出高电流开关比的10nm栅长二硫化钼晶体管（最大I_on/I_off = 1×10⁷）。与此同时，采用传统的硅基集成技术“自对准侧墙转移法”制备的鳍型硅背栅电极，其优点为可图形化、大规模、阵列式制备，搭配CVD方法生长的厘米尺寸单层二硫化钼沟道材料，可同时制备出几百个10 nm栅长晶体管，测试发现有85%的器件电流开关比高于10⁶，这也是首次对10 nm栅长二硫化钼晶体管进行统计性电学测试，标志着微电子所在新型二维材料器件面向集成电路规模集成的研发方面取得了重要进展。

　　该研究结果已发表在《IEEE Journal of theElectron Devices Society》上（DOI:10.1109/JEDS.2019.2910271），并已申请专利保护（专利号：201810134787.9）。该项新技术研究得到了国家重点研发计划纳米专项的项目资助。

　　图 1 （a）10nm栅长二硫化钼晶体管的结构示意图和TEM表征；（b）器件的转移特性曲线；（c）器件的电流开关比分布统计图。