ASML、TSMC、imecが2D材料トランジスタの300mmウェハ統合プロセスを確立、産業応用へ加速

2026年6月28日

The cleanroom Portal ヨーロッパ

概要

半導体業界の主要企業であるASML、TSMC、imecは、2D材料ベースのトランジスタ（MoS2 nFETおよびWSe2 pFET）向けに、50nmのコンタクトポリピッチ（CPP）を持つ300mmウェハ統合プロセスを発表しました。この画期的な成果は、研究室段階にあった2D材料トランジスタを、極めて小型化されたロジック、バックエンド、ウェハ裏面アプリケーション向けの産業規模製造へと移行させる重要な一歩となります。これにより、次世代半導体の性能と効率を大幅に向上させる道が開かれます。

詳細

主要成果

半導体製造装置の世界的なリーダーであるASML、世界最大のファウンドリであるTSMC、そしてマイクロエレクトロニクス研究の世界的ハブであるimecは、共同で2D材料ベースのトランジスタ向けに、50nmのコンタクトポリピッチ（CPP）を持つ300mmウェハ統合プロセスを開発したことを発表しました。この技術的なブレークスルーは、これまで研究室レベルに限定されていたMoS2 nFET（n型電界効果トランジスタ）とWSe2 pFET（p型電界効果トランジスタ）といった2D材料トランジスタを、極めて微細化されたロジック、バックエンド、およびウェハ裏面アプリケーション向けの産業規模製造へと移行させるための画期的な一歩となります。これにより、次世代半導体の性能と電力効率を大幅に向上させる道が開かれます。

技術・臨床詳細

従来のシリコンベースのトランジスタは、物理的な限界に近づいており、さらなる微細化と性能向上が課題となっています。2D材料、特に遷移金属ダイカルコゲナイド（TMDs）は、その原子レベルの薄さ、高いキャリア移動度、そして優れた静電制御性から、次世代トランジスタチャネル材料として大きな期待が寄せられています。今回の300mmウェハ統合プロセスの確立は、以下の技術的課題を克服したことを示します。

50nmコンタクトポリピッチ（CPP）：これは、トランジスタのゲートピッチとコンタクト間の間隔を示す指標であり、50nmは非常に微細な加工が実現されたことを意味します。これにより、トランジスタの高密度集積化が可能になり、チップの面積効率が向上します。
300mmウェハ統合： 産業規模の半導体製造において標準的な300mm（12インチ）ウェハ上で2D材料トランジスタを一貫して製造できるプロセスを確立することは、商業化に向けた極めて重要なステップです。これにより、製造コストの削減と生産能力の向上が見込まれます。
MoS2 nFETとWSe2 pFET： MoS2（二硫化モリブデン）はn型半導体特性を、WSe2（二硫化タングステン）はp型半導体特性を示すため、これらを組み合わせてCMOS（相補型金属酸化膜半導体）回路を形成することで、より低消費電力かつ高性能なロジックデバイスを実現できます。研究室レベルでは可能だったこれらの材料の統合が、産業規模で実証された意義は大きいです。
バックエンド・ウェハ裏面アプリケーション： 2D材料は、その薄さから、従来のウェハ表面だけでなく、バックエンド（配線層）やウェハ裏面への統合にも適しています。これにより、3D積層チップやチップレット技術における新たな設計自由度が生まれ、高密度・高性能なAIチップやHPC（高性能コンピューティング）向けデバイスの開発が加速されます。

この成果は、2D材料半導体の実用化に向けた大きなマイルストーンとなります。

背景・業界文脈

半導体産業は、ムーアの法則に代表される微細化のペースが物理的・経済的限界に直面しており、新たな材料とアーキテクチャへの転換が喫緊の課題となっています。2D材料トランジスタは、従来のシリコンに代わる革新的な解決策の一つとして、長期にわたり研究されてきました。しかし、その製造の難しさ、特に大面積での均一な薄膜形成と、既存の半導体製造プロセスへの統合が大きな障壁でした。ASMLの露光技術、TSMCの製造能力、imecの研究開発力という業界の巨人たちが連携することで、これらの障壁が打破されつつあります。この動きは、次世代AIチップ、モバイルデバイス、IoTデバイスなどの開発に直接的な影響を与え、半導体産業の未来を形作るでしょう。

今後の展望

ASML、TSMC、imecによる300mmウェハ統合プロセスの確立は、2D材料トランジスタの商業化に向けた決定的な一歩です。今後、この技術はさらに洗練され、より微細なプロセスノード（例：3nm以下）への適用や、異なる2D材料の組み合わせによる性能最適化が進むでしょう。また、2D材料ベースのメモリやセンサーといった他のデバイスへの応用も期待されます。このブレークスルーは、半導体業界における材料科学とプロセス技術の融合を加速させ、AI技術のさらなる進化に必要な高性能・高効率なハードウェアプラットフォームを提供します。将来的には、スマートフォンからデータセンターまで、あらゆるエレクトロニクスデバイスの性能を飛躍的に向上させ、私たちのデジタルライフを豊かにする基盤となることが期待されます。

元記事: https://www.reinraum.de/en/news/asml-tsmc-and-imec-make-industrial-grade-transistors-from-2d-materials-more-tangible-through-groundbreaking-300-mm-integration.html

毎週の技術動向レポートを無料でお届け

各分野の分析レポートを読む価値があるかどうか一目で判断できるインフォグラフィックをメールで受け取れます。

📢 メールマガジンに無料登録（週刊・技術動向レポート）

ご登録いただくと、Troy-Technical から週刊で技術動向レポート（メールマガジン）をお届けします。