创新生产工艺 - 晶圆级二维半导体外延磊晶技术  

我们创新研发的全气态前驱物CVD(Chemical Vapor Deposition)设备为二维材料制备提供了全新的技术路径。区别于传统依赖固体粉末前驱物的制备方式,该设备采用全气相反应体系,通过精心设计的金属有机化合物与硫族气体前驱物的精确配比和控制,实现了二维材料生长工艺的本质提升。

相比传统粉末法存在的诸多限制,全气态系统展现出显著优势:前驱物在气相状态下可实现更均匀的混合与输运,大幅改善了材料生长的均匀性和重复性;通过精确调控反应气体流量和比例,能更灵活地控制材料的生长动力学过程;所制备的二维材料具有更优异的结晶质量和更低的缺陷密度。

该设备支持晶圆级二维半导体材料的规模化制备,在薄膜均匀性、晶体质量和电学性能等方面均达到先进水平。这一创新设计不仅克服了传统制备方法的固有局限,更为二维材料在半导体工业中的应用提供了可靠的量产化装备支撑。

核心技术优势


创新自主设计研发之全气态前驱物CVD生产设备
CVD/前驱物型态 晶圆尺寸 制程操控性 均匀度 品质 量产可行性
热壁式/固态粉末 破片~2寸 不佳
热壁式/全气态 2~6寸以上 优异

二维材料在硅晶片或蓝宝石晶片上的生长  

MoS₂、WS₂ 和 WSe₂ 等过渡金属二硫化物(TMDC)可以通过优化的化学气相沉积(CVD)工艺在4英寸硅晶片和蓝宝石衬底上均匀生长。对于硅晶片,采用热氧化的 SiO₂ 表面来促进成核和横向生长,而单晶蓝宝石衬底由于晶格匹配效应而使具有优先取向的 TMDC 单层能够实现外延生长。


MoS₂ 成长于
4英寸硅晶片

WS₂ 成长于
4英寸蓝宝石晶片

WS₂ 成长于
2英寸蓝宝石晶片

WSe₂ 成长于
2英寸蓝宝石晶片

大面积生长的主要进展涉及前驱体化学计量(例如,MoO₃和S用于MoS₂)、气体流动动力学和温度梯度的精确控制,以确保厚度均匀性和完全覆盖。生长后表征揭示了高晶体质量,光致发光光谱显示出强激子峰,拉曼映射证实了整个晶圆的单层均匀性。这些晶圆级工艺实现了场效应迁移率超过 100cm²/V·s 的电子级TMDC,使其能够与传统半导体生产线集成。硅和蓝宝石衬底之间的选择取决于目标应用——硅用于CMOS兼容电子设备,蓝宝石用于需要透明度的光电器件。

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