科技日報記者 張夢然

一個國際聯(lián)合團(tuán)隊在微芯片制造領(lǐng)域取得關(guān)鍵突破：他們開發(fā)出一種新型材料與工藝，可生產(chǎn)出更小、更快、更低成本的高性能芯片。該研究結(jié)合實驗與建模手段，為下一代芯片制造奠定了材料與工藝基礎(chǔ)。相關(guān)成果發(fā)表在最新一期《自然·化學(xué)工程》雜志上。

隨著電子產(chǎn)品對性能要求的持續(xù)提升，芯片制造商亟須在現(xiàn)有生產(chǎn)線上實現(xiàn)更精細(xì)電路的刻蝕。盡管能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標(biāo)的高功率“超越極紫外輻射”（B-EUV）技術(shù)已具備雛形，但傳統(tǒng)光刻膠材料難以有效響應(yīng)此類輻射，成為技術(shù)升級的主要瓶頸。

為此，美國約翰斯·霍普金斯大學(xué)、布魯克海文國家實驗室及勞倫斯伯克利國家實驗室，聯(lián)合中國華東理工大學(xué)、蘇州大學(xué)，以及瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院共同展開研究，探索使用金屬有機(jī)材料作為新型抗蝕劑。這類材料由金屬離子（如鋅）與有機(jī)配體（如咪唑）構(gòu)成，在B-EUV輻射下能高效吸收光子并產(chǎn)生電子，從而引發(fā)化學(xué)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(tuán)隊開發(fā)出名為“化學(xué)液體沉積”的新工藝，首次實現(xiàn)了在溶液中的硅片上大面積沉積咪唑基金屬有機(jī)抗蝕劑，并能以納米級精度調(diào)控涂層厚度。該方法通過調(diào)節(jié)金屬種類與有機(jī)分子的組合，靈活調(diào)整材料對特定波長輻射的響應(yīng)效率。

研究顯示，至少有10種金屬和數(shù)百種有機(jī)物可用于構(gòu)建此類材料體系，為未來優(yōu)化提供了廣闊空間。例如，鋅雖不適用于當(dāng)前極紫外光刻，卻在B-EUV波段表現(xiàn)出優(yōu)異性能。團(tuán)隊相信，這項技術(shù)有望在未來十年內(nèi)投入工業(yè)應(yīng)用。

總編輯圈點

想讓芯片性能更強(qiáng)、體積更小，關(guān)鍵在于能否在硅片上“雕刻”出更精細(xì)的電路。這個“雕刻”過程就是光刻。它的優(yōu)化改進(jìn)需要材料與工藝的協(xié)同創(chuàng)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(jī)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(fā)揮這種材料的潛力，需要研發(fā)配套的先進(jìn)工藝。這些新探索將不斷推動芯片性能持續(xù)飛躍，從而有望打破摩爾定律的“天花板”。