郭秦敏 秦志辉

1) (武汉科技大学, 省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室, 武汉 430081)

2) (湖南大学物理与微电子科学学院, 微纳光电器件及应用教育部重点实验室, 长沙 410082)

1 引 言

中国正从一个制造大国迈向制造强国, 但是作为半导体工业核心的芯片技术, 尤其是高端芯片,即线宽为几纳米的芯片依然是我国制造业的短板[1].集成电路微纳加工领域一直遵循着摩尔定律,基于激光的光刻技术已成为最成功、最成熟的技术[2−6].然而, 随着未来信息器件朝着更小尺寸、更低功耗和更高性能方向的发展, 人们对材料在量子限域下物理性质认识不断深化, 器件尺寸微缩化到纳米量级, 而传统的制造工艺受到激光波长限制遇到了瓶颈[3], 需要新的技术去实现继续发展[7,8].气相沉积(vapor deposition)技术[9]从微观原子、分子入手, 在一定的条件下控制其聚集到基底表面,通过逐步可控的增加原子、分子数量形成具有各种光电磁功能的低维材料, 是“自下而上”(bottomup)的技术, 是未来原子制造领域突破尺寸瓶颈最有潜力的技术之一[10,11].

气相沉积是指含有成膜元素的气态物质经过物理或化学过程析出在固态衬底上, 从而成膜,相应地可以分为两大类: 一类是物理气相沉积(physical vapor deposition, PVD), 另一类是化学气相沉积(chemical vapor deposition, CVD).二者的本质区别在于沉积的薄膜组成材料与所蒸发的材料是否一致.PVD 中蒸发和沉积只发生物理过程, 在沉积前后, 材料仅从蒸发源通过气相转移到基底上去, 并没有发生化学性质……