我國突破12英寸二維半導體晶圓批量制備技術

2023年7月4日，《科學通報》以“模塊化局域元素供應技術批量制備12英寸過渡金屬硫族化合物”為題，在線發表了松山湖材料實驗室/北京大學教授劉開輝、中國科學院院士王恩哥團隊，松山湖材料實驗室/中國科學院物理研究所研究員張廣宇團隊及合作者最新研究成果。

該研究提出模塊化局域元素供應生長技術，成功實現了半導體性二維過渡金屬硫族化合物晶圓批量化高效制備，晶圓尺寸可從2英寸擴展至與現代半導體工藝兼容的12英寸，有望推動二維半導體材料由實驗研究向產業應用過渡，為新一代高性能半導體技術發展奠定了材料基礎。

二維半導體是一種新興半導體材料，具有優異的物理化學性質，以單層過渡金屬硫族化合物為代表。與傳統半導體發展路線類似，晶圓材料是推動二維半導體技術邁向產業化的根基。如何實現批量化、大尺寸、低成本制備二維半導體晶圓是亟待解決的科學問題。針對二維半導體晶圓的尺寸放大與批量制備核心科學問題，研究人員提出了一種全新的模塊化局域元素供應生長策略，實現了二維半導體最大到12英寸晶圓的批量化制備。

為了解決批量化制備的難題，研究人員在單層過渡金屬硫族化合物制備過程中，實驗設計將所需的多種前驅體與生長襯底以“面對面”模式組裝構成單個生長模塊。過渡金屬元素與硫族元素按精確比例局域供應至生長襯底，實現單層過渡金屬硫族化合物晶圓的高質量制備。多個生長模塊可通過縱向堆疊組成陣列結構，實現多種尺寸晶圓薄膜的低成本批量化制備。

該研究成果為二維半導體晶圓的大尺寸、規?；苽涮峁┝艘环N全新的技術方案，有望推動二維半導體走向產業應用。

值得一提的是，松山湖材料實驗室在前沿科學研究和創新樣板工廠兩大核心板塊都布局了二維半導體方向的研究。近3年來，該實驗室針對二維半導體晶圓制備和規?；骷嬛〉孟盗羞M展，在國際上引起廣泛關注。

（來源：中國科學報）