微电子学线路的复杂性正在迅速增长，这使集成电路的设计者和制造者面临着一些新的技术上的困难。到八十年代末，在单个集成电路块上堆积上百万个逻辑门电路也许同样是可能的。但是，无缺陷集成块的产率会随着组件数的越来越大而急剧下降。用现行的平版印刷技术少量生产定制线路常常是不经济的，因而人们普遍感到半导体工业不能满足对这样线路的需要。此外，这些平版印刷程序不能生产大于几乎方英寸的大面积集成电路，而且它们周转时间缓慢，从而阻碍人们进行越来越微型化所必需的设计检验。

但是，激光诱导显微化学也许正在补救它的不足。麻省理工学院林肯实验室的一个研究小组已经证明，紫外激光能够用来沉积金属薄膜和把杂质掺杂到半导体基质中，其空间分辨率大约为1μm。同时，海洛克斯 - 南加利福尼亚大学正在进行一项合作，他们利用一些红外CO₂激光器，通过激光诱导化学蒸汽沉积过程沉积大约50 μm宽的金属。这两个小组都相信：由于回避了通常费力的光刻程序，这些“直接书写”技术对解决现在的微电子学设计和制造的困难以及满足将来的需要有很大的希望。

Deutch告诉我们，Daniel Ehrlich，Thomas Deutch和Richard Osgood正在林肯实验室所做的工作不同于其它激光诱导材料加工技术，后面这些技术基本上依赖于热效应。常规的激光退火和激光辅助化学蒸汽沉积是通过加热基质和热（多光子）激发气体分子振动模的方法来诱发固态和化学过程的。相反，在林肯实验室的技术中，有机金属气体分子的价键是由单一紫外光子以光化学方法断裂的，紫外激光束的这种直接“光解”作用把分子分解成它们的金属和有机成分。

波长低于250 nm左右的紫外束有两个特征使它们尤为适合于金属的高分辨光解沆积。首先，光谱的这部分光子刚好有合适的能量打断如像金属烷基这样的有机金属分子，结果提供出用于沉积金属薄膜或者掺杂基质的游离金属原子。其次，这些光束的相干性和短波长使人们有可能把它们在半导体或绝缘体表面聚焦成亚微米的斑点。比较长的红外CO₂激光波长（9 ~ 11μm），虽然对于加热这样的基质特别有效，但是由于受衍射的限制，其聚焦斑点不小于约20 μm。

林肯实验室小组曾在与几乇如像Cd(CH₃)₂或Al(CH₃)₃这样一种处于He缓冲气体中的金属烷基气体相接触的半导性和绝缘性表面上，聚焦过514.5 nm Ar离子激光器的倍频输出（257.2nm）光。当激光器以连续模在适度功率水平下运转时，基本上可在室温下发生光离解和金属膜的沉积。这个小组发现，他们能够把这些金属膜的沉积定域到大约1微米范围——这是在他们实验中光学排布所强加的限度。通过移动基质穿过激光聚焦点，他们能够“写出”1 μm宽度的金属线，沉积速度快达每秒1000A（厚度）。他们期望用比较好的光学系统最终能够实现亚微米沉积。

最初不那么清楚的是，为什么采用这种气相光解法造成的沉积分辨率竟然会如此之好。结果证明，并不是所有的金属均来自气相中分子的光解。有些有机金属分子一开始就被吸附在基质表面上。这个小组得出的结论是，这些在激光焦点上被吸附分子的光解断裂作用为周围气体中游离金属原子的进一步沉积提供了成核或引晶的场所。金属原子在最初沉积金属表面上有比在周围基质材料上高得多的“粘着系数”。因此，这种沉积模式看来由于这种“预成核”效应而加强了。

用林肯实验室的激光光化学技术也演示了1 μm尺度的掺杂和蚀刻。微电子蚀刻通常涉及到通过—平版印刷掩模进行的光致抗蚀剂薄膜的曝光。为了实现他们的“无掩模”蚀刻，这个小组用甲基卤化物气体代替烷基金属。当用聚焦在各种半导体性表面上的倍频Ar离子光束照射时，气体分子就被打碎，并提供出一个游离卤素原子蚀刻该表面。这个小组使用GaAs和InP已经实现了激光诱导蚀刻，具有大约1 μm的空间分辨率。

如林肯实验室小组所做的激光诱导掺杂是一个不仅涉及到纯光解而且涉及到激光加热的混合技术。该小组用连续的和脉冲的紫外激光器光解烷基金属气体把Cd和Zn掺杂到InP基质中。为了实现变化和控制在尺度上的高水平Cd掺杂，他们使用由一台CW Ar激光器产生的基频绿色光束（脉冲）和倍频光束，两者同时聚焦在半导体表面上的相同斑点上。每一光束的强度可以各自独立改变——绿色的激光控制基质的加热，而紫外光强度决定着光解Cd的生成速率。当焦点移过半导体表面时，通过改变紫外光的强度，该小组已能以大约1 μm的分辨率改变和控制这种直接书写无掩模技术中的掺杂水平。

应用。用这些无掩模沉积、蚀刻和掺杂技术正适合于集成电路块上的微电子学结构的尺度。虽然在可预见未来的时间里，在常规的微电子线路制备中直接光解书写不可能代替光刻术，但是林肯实验室小组相信它在修补和定制电路学中将会迅速地得到应用。

金属平版印刷掩模已在微电路制造中广泛使用，但它们做起来十分昂贵。Deutch说，半导体工业十分急于要找刻一种用来修补这样掩模的微米尺度缺陷的方便技术。三种普通的这类缺陷被赋予图形式的名称“丘疹、鼠夹和针孔”。疹状缺陷利用常规的激光喷吹即可容易地“除去”，但激光光解看来提供了第一种方便技术，通过金属的显微沉积来修复针孔和鼠夹状缺陷。相当大一部分脱开Si晶片的集成电路，现今由于显微缺陷而必须予以抛弃，而且这一部分很可能会随着每块晶片组件数的增长而增大。激光光解的这种直接书写能力也许有助于提高从制造过程产生有用微电路的产率。Deutch提出，将来可能给集成电路块供给一些备用件——集成块上的额外子电路，准备用以代替原来集成电路的有缺陷部分。这样一种方案要求一旦人们发现和换下有缺陷的部件时，能很容易做到在该集成块上进行微米尺度的连接。用现在的平版印刷技术去做这件事，那是相当麻烦的。

按一个类似的思路，定制线路制造者可以先把标准的子电路排布在一个集成块上（但彼此尚未互连起来）。利用激光光解金属沉积，小批量生产集成电路的制造者能够很快地按他希望的任何构形把这些子电路连接起来，从而避免了在普通的平版印刷术步骤中所需要的长周转时间。此外，激光光解几乎全部是在室温下进行的事实排除了集成块会发生热应力，而这种应力是会造成畸变和缺陷的。

由于同John Fan及其同事（也在林肯实验室工作）一起工作，这个小组已经利用光化学掺杂在硅里产生结，其结果好得足以像转换效率为9.6%的太阳能电池（没有抗反射层）那样起作用。Ehrlich告诉我们，激光光解的可变微米尺度掺杂能力在集成光学中也许证明是特别有用的，在这些应用中，用金属原子掺杂能控制集成光导的折射系数。

南加利福尼亚大学的Susan Allen和她的同事们同在海洛克斯的H. Ronald Thomas，Jerryblack以及Charles Dake一起合作，正在发展用红外CO₂激光诱导化学蒸汽沉积。合作者用的是一为林肯实验室激光光解所用的紫外激光40倍的波长，迄今已能沉积空间分辨率达50 μm的金属结构。Thomas告诉我们：尽管这样的分辨率对于在一个集成电路块内的显微结构是太粗了些，但是对于造成一个单晶片上集成块之间的连接或者是制造大面积集成电路，这还是相当适合的。

在化学蒸汽沉积中，有机金属分子是靠热断裂的，结果释放出供沉积在基质上的游离金属原子。人们可以直接加热基质或者直接加热有机金属气体。在南加利福尼亚大学一海洛克斯的工作中，这种加热是用聚焦CO₂激光束来完成的，该激光束在9 ~ 11 μm红外激光光谱区中有一特定波长，9 ~ 11 μm波长是专门选来使其在基质或气体中达到最大吸收的，具体波长要视所采用的基质和气体以及选两者中哪个加热而定。在南加利福尼亚大学和海洛克斯，从如像Ni(CO)₄这样的金属羰基化合物气体产生的Ni、Cr、Al和Mo等已被沉积在石英基质上。

在南加利福尼亚大学，Allen在600 μm的CO₂激光光斑的情况下达到了60 μm的分辨率。她注意到这种分辨率增大十倍的现象，并把这归因于激光光斑中心的温度较高。她满怀希望地认为，激光辅助化学蒸汽沉积的空间分辨率最终是能压到衍射极限以下的（对CO₂激光器大约为20 μm）。

大面积集成电路，尤其是与显示技术结合起来时，现今具有很大意义。人们可以想象由数千个液晶像素组成的薄膜电视显示板，其中的每个像素都有自己的工作逻辑。这将要求多集成块集成电路排布在电视屏大小的一块硅基片上。但是事情是清楚的，用现在的平版印刷技术制备比几乎方英寸大的多集成块集成电路实际上是不可能的。平版印刷掩模不能预防在热处理期间基片不可避免地发生畸变，这种畸变将使单个集成块从它们原来的位置发生位移，位移的程度使掩模不能再用来沉积排布在大于几乎方英寸基片上集成块间的连线_

Thomas设想了一种能解决这个问题的激光辅助技术。从一个光学显示上决定在此畸变基质上何处应当连接起来以后，一种计算机图形辨认程序将指令CO₂激光光斑在适当的位置书写金属连线。

能用一个类似的途径使任何大规模的逻辑系统更便宜、更小巧密集而且更容易设计。现在，一些单个集成块是用金线超声焊接连起来的，然后将其插进印刷线路板组件。超声焊接不仅是一个麻烦的手工作业；而且它还弄坏了电路集成块好的部分。Thomas很想利用计算机制导激光化学蒸汽沉积把这样—个大规模的电路布在“单一的8(1/2)×11尺寸的片上”，而且很想忘掉超声焊接。

随着在一个十分大规模集成电路里单个组件被微型化到亚微米尺寸，设计者已不能再依赖计算机根据今天使用中的比较大的线路元件行为进行的模拟9 Duke相信，激光辅助化学蒸汽沉积能促进进行对发展新的用于VLSI线路的设计准则所必需的线路检验，因为它能快速而方便地以不同的构型在一晶片上的集成块间书写互连。Duke告诉我们，这样一项尝试现在正在海洛克斯发展中。