最新！我國芯片領域取得新突破

每經編輯｜張錦河    

光刻技術是推動集成電路芯片制程工藝持續微縮的核心驅動力之一。

據科技日報，近日，北京大學化學與分子工程學院彭海琳教授團隊及合作者通過冷凍電子斷層掃描技術，首次在原位狀態下解析了光刻膠分子在液相環境中的微觀三維結構、界面分布與纏結行為，指導開發出可顯著減少光刻缺陷的產業化方案。相關論文近日刊發于《自然·通訊》。

“顯影”是光刻的核心步驟之一，通過顯影液溶解光刻膠的曝光區域，將電路圖案精確轉移到硅片上。光刻膠如同刻畫電路的顏料，它在顯影液中的運動，直接決定電路畫得準不準、好不好，進而影響芯片良率。長期以來，光刻膠在顯影液中的微觀行為是“黑匣子”，工業界的工藝優化只能靠反復試錯，這成為制約7納米及以下先進制程良率提升的關鍵瓶頸之一。

光明日報報道，面對這一挑戰，研究團隊另辟蹊徑，首次將“冷凍電子斷層掃描”技術首次引入半導體研究并取得奇效。研究人員最終合成出一張分辨率優于5納米的微觀三維“全景照片”，一舉克服了傳統技術無法原位、三維、高分辨率觀測的三大痛點。

高毅勤說，首次出現的清晰三維視圖帶來了一系列顛覆性發現。研究不僅推翻了業界長期認為的“溶解后聚合物均勻分散”觀點，還首次在真實三維空間直接捕捉到了光刻膠聚合物之間的“纏結”行為，并由此找到了芯片圖案上的缺陷根源——“團聚顆?！?。在工業顯影中，由于光刻膠本身疏水性強，這些團聚體會重新沉積到精密的電路圖案上，造成如“橋連”之類的致命缺陷。研究團隊通過缺陷表征發現，一塊12英寸晶圓上的缺陷數量可高達6617個，這是大規模工業生產所無法接受的。

基于這些微觀發現，研究團隊提出了兩項簡潔高效且與現有半導體產線兼容的解決方案。“實驗結果令人振奮：12英寸晶圓表面由光刻膠殘留引起的圖案缺陷被成功消除，缺陷數量驟降超過99%，且方案表現出極高的可靠性和重復性?！蓖鹾陚フf。

“這項研究運用的冷凍電子斷層掃描技術，其應用潛力遠不限于芯片與光刻領域?！迸砗Ａ罩赋?，它為在原子/分子尺度上窺探各種液相界面反應（如催化、合成與生命過程）提供了強大工具。對于半導體產業而言，這次對液體中聚合物微觀行為的成功解碼，將推動先進制程中光刻、蝕刻、濕法清洗等關鍵工藝的缺陷控制與良率攀升，為芯片性能跨越式發展注入新動能。

每日經濟新聞綜合科技日報、光明日報

封面圖片來源：圖片來源：每經記者 張建 攝