随着人工智能（AI）领域的快速发展，对下一代高性能半导体的需求也在不断增长。为了满足这一需求，半导体材料和结构的创新变得至关重要。

最近，研究人员首次利用等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术成功开发出4英寸异质结构制造技术。这项创新突破了传统硅基半导体的局限，能够生产低功耗、高性能的半导体，为AI半导体的发展提供了新机遇。

该研究团队由韩国机械材料研究院（KIMM）半导体制造研究中心的Hyeong-U Kim研究员领导，与成均馆大学机械工程系的Taesung Kim教授团队合作，共同取得了历史性进展。他们成功使用等离子体技术制造出了4英寸异质结构半导体，成为全球首个实现这一突破的团队。这项技术有望使TMDc等下一代半导体材料能够广泛应用于AI半导体领域。

据研究所称，过渡金属二硫化物（TMDc）材料被认为是下一代半导体的潜在候选材料。它们具有类似硅的性能，能够实现低功耗操作和快速切换速度，尤其适用于神经形态系统，广泛应用于机器学习、深度学习和认知计算等领域。

其中，二硫化钼（MoS2）、二硫化钨（WS2）和硒化钼（MoSe2）等二硫属化物，成为这一领域的研究重点。研究团队成功开发了两种异质结构：首先是通过将1nm的钨沉积到石墨烯转移晶片上，然后采用H2S等离子体硫化工艺制成的WS2和石墨烯的异质结构；其次，研究人员将斜方晶系1T相二硫化钼（MoS2）与六方晶系2H相MoS2结合，成功实现了异质结构的制造。

具体而言，研究团队利用PECVD设备，开发了两种创新的4英寸晶圆级异质结构。第一种是结合了WS2和石墨烯的异质结构，第二种则是在二硫化钼（MoS2）薄膜中集成了两种不同相的材料。这一进展代表着金属半导体异质结构领域的重要突破。与稳定的六方2H相相比，1T相二硫化钼呈现亚稳态结构，传统的制造方法（如堆叠）存在尺寸限制和可重复性问题。

然而，研究团队成功地生产出了1T相的4英寸晶圆，为实现1T-2H异质结构的进一步发展奠定了基础。PECVD技术的成功应用解决了传统方法中晶圆尺寸和可重复性的问题，并为未来的3D集成结构发展提供了可能。这一进展不仅降低了功率损耗和散热问题，还显著提高了性能和能源效率，成为低功耗、高性能AI半导体的关键要素。

KIMM研究员Hyeong-U Kim表示：“这项新技术不仅满足了晶圆尺寸和可重复性的要求，还能够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PECVD工具，意味着这项技术具有巨大的批量生产潜力，可能为AI半导体的商业化和性能提升带来重要推动。”

此外，KIMM已通过在美国和韩国的注册，获得了这两种4英寸异质结构晶圆制造的专有技术，为未来的量产和技术扩展铺平了道路。