Инженеры из Illinois Grainger Engineering придумали, как делать монолитную трёхмерную интеграцию на обычном монокристаллическом кремнии. Сначала с донорской пластины снимают ультратонкие свободные кремниевые наномембраны — толщина всего 10 нм или меньше. Потом их переносят на подложку с уже готовыми нижними слоями с помощью обычного роликового ламинатора. Весь процесс идёт при температуре не выше 200 градусов Цельсия, но при этом мембрана надёжно приклеивается.
Мембраны гибкие, они плотно облегают неровности нижней поверхности. Это избавляет от пустот и дефектов на границе раздела — главной проблемы традиционного соединения жёстких кремниевых пластин. Дальше пришлось пересмотреть конструкцию транзисторов. Обычный метод легирования кремния требует температуры выше 600 °C. От него отказались и взяли так называемые junctionless transistors — бесканавковые транзисторы, в которых кремний равномерно и сильно легирован ещё до укладки слоёв. Из-за крайне малой толщины плёнки затвор всё равно хорошо управляет каналом, а высокая концентрация примесей снижает паразитное контактное сопротивление.
На этом процессе собрали три вертикальных слоя, в каждом по 625 транзисторов. Выход годных и однородность — отличные. Плотность тока оказалась на уровне стандартных кремниевых транзисторов, изготовленных при гораздо более высоких температурах, и в 3–4 раза выше, чем у монолитных устройств из альтернативных материалов. Вертикальными металлическими линиями соединили слои и продемонстрировали трёхмерные интегральные логические схемы и ячейки статической памяти (SRAM).
Профессор Цао (Qing Cao) подчеркнул, что процесс масштабируется: можно наращивать слои дальше, и каждый будет давать высокопроизводительные транзисторы с низкой вариабельностью. Это, по его словам, создаёт прочную основу для переноса технологии в промышленную полупроводниковую фабрику. Работа опубликована в Nature с DOI 10.1038/s41586-026-10496-6. Финансирование — от National Science Foundation, индустриальных партнёров центра ASAP и Silicon Crossroads Microelectronics Commons Hub.