近日，研究人員宣布開發出一種直接激光寫(xie) 入技術，可以在半導體(ti) 芯片的3D空間內(nei) 實現局部材料處理。據悉，該方法可以利用芯片的子晶圓表麵空間實現更高的集成密度，並提供額外的新功能。

半導體(ti) 應用非常廣泛，然而市場對小型化和強大芯片的需求不斷攀升，目前的半導體(ti) 製造技術正麵臨(lin) 越來越大的壓力。據來自法國LP3 Laboratory研究人員稱，當下主流的製造技術——光刻技術在完全解決(jue) 這些挑戰方麵存在很大的局限性。基於(yu) 這個(ge) 原因，他們(men) 認為(wei) 能夠實現在晶圓表麵下製造結構將成為(wei) 一大關(guan) 鍵突破口，這樣就可以充分利用材料內(nei) 部的空間。

法國LP3 Laboratory團隊的研究人員通過新開發的直接激光寫(xie) 入技術證明了這種能力，該技術使他們(men) 能夠在各種半導體(ti) 材料中製造嵌入結構。近期，相關(guan) 已發表在《國際極限製造雜誌》（the International Journal of Extreme Manufacturing）雜誌上。

圖片來源：LP3 Laboratory

顏團隊表示：“激光書(shu) 寫(xie) 將為(wei) 完成當下製造技術無法實現的挑戰，為(wei) 3D建造材料的直接數字化製造提供可能。在未來，這些新的激光形態可能會(hui) 極大地改變目前先進微芯片的製造方式。”

在實驗過程中，他們(men) 成功地對Si和GaAs這兩(liang) 種材料進行了晶圓表麵下修飾。Si和GaAs是微電子工業(ye) 的兩(liang) 種重要材料，以往無法用傳(chuan) 統的超快激光脈衝(chong) 來對它們(men) 進行3D加工。難點就在於(yu) 強光在窄隙材料內(nei) 部產(chan) 生了高效的非線性電離，產(chan) 生的自由電子能迅速將任何半導體(ti) 轉化為(wei) 類金屬材料，從(cong) 而使光無法在物質內(nei) 部深處傳(chuan) 播。這種躍遷惡化了聚焦過程，並阻止了使用超快激光器進行晶圓表麵下半導體(ti) 材料改性的發生。

為(wei) 了解決(jue) 這個(ge) 問題，研究小組使用了非常規的超快短波紅外脈衝(chong) （SWIR）來繞過金屬化轉變。

據分析，以往的研究使用了太強的光脈衝(chong) ，以至於(yu) 太容易激發電子活躍狀態。他們(men) 沒有使用強光脈衝(chong) ，而是將脈衝(chong) 能量分解為(wei) 大量重複頻率極快的較弱脈衝(chong) 。這些脈衝(chong) 序列（也被稱為(wei) 脈衝(chong) ），將在光聚焦之前避免強脈衝(chong) 激發。此外，脈衝(chong) 將非常快速地重複，因此傳(chuan) 輸的激光能量可以有效地積累，並穿透過修飾層。

據研究人員稱，他們(men) 的這項研究成果為(wei) 半導體(ti) 材料內(nei) 的超快激光寫(xie) 入提供了第一個(ge) “非常實用”的解決(jue) 方案。下一步他們(men) 將專(zhuan) 注於(yu) 可以在這些材料內(nei) 部實現的改造類型，折射率的把控方麵將成為(wei) 關(guan) 鍵挑戰目標。