新型材料工藝刻蝕高性能微芯片

科技日報記者 張夢然

一個國際聯合團隊在微芯片製造領域取得關鍵突破：他們開發出一種新型材料與工藝，可生產出更小、更快、更低成本的高性能芯片。該研究結合實驗與建模手段，為下一代芯片製造奠定了材料與工藝基礎。相關成果發表在最新一期《自然·化學工程》雜誌上。

隨着電子產品對性能要求的持續提升，芯片製造商亟須在現有生產線上實現更精細電路的刻蝕。儘管能夠實現這一目標的高功率“超越極紫外輻射”（B-EUV）技術已具備雛形，但傳統光刻膠材料難以有效響應此類輻射，成為技術升級的主要瓶頸。

為此，美國約翰斯·霍普金斯大學、布魯克海文國家實驗室及勞倫斯伯克利國家實驗室，聯合中國華東理工大學、蘇州大學，以及瑞士洛桑聯邦理工學院共同展開研究，探索使用金屬有機材料作為新型抗蝕劑。這類材料由金屬離子（如鋅）與有機配體（如咪唑）構成，在B-EUV輻射下能高效吸收光子併產生電子，從而引發化學變化，精確地在硅片上形成納米級電路圖案。此前研究已證明其潛力，但如何在晶圓尺度上均勻、可控地沉積此類材料仍是難題。

此次團隊開發出名為“化學液體沉積”的新工藝，首次實現了在溶液中的硅片上大面積沉積咪唑基金屬有機抗蝕劑，並能以納米級精度調控塗層厚度。該方法通過調節金屬種類與有機分子的組合，靈活調整材料對特定波長輻射的響應效率。

研究顯示，至少有10種金屬和數百種有機物可用於構建此類材料體系，為未來優化提供了廣闊空間。例如，鋅雖不適用於當前極紫外光刻，卻在B-EUV波段表現出優異性能。團隊相信，這項技術有望在未來十年內投入工業應用。

總編輯圈點

想讓芯片性能更強、體積更小，關鍵在於能否在硅片上“雕刻”出更精細的電路。這個“雕刻”過程就是光刻。它的優化改進需要材料與工藝的協同創新，就像一位工匠同時升級“畫筆”和“顏料”。以這項研究成果為例，使用金屬有機材料作為新型抗蝕劑，能夠精確地在硅片上形成納米級電路圖案，但充分發揮這種材料的潛力，需要研發配套的先進工藝。這些新探索將不斷推動芯片性能持續飛躍，從而有望打破摩爾定律的“天花板”。