中国全力开发“冰刻2.0”技术,能否助力打破光刻机技术封锁

为了突破美国的技术封锁,中国政府和企业开始积极应对,在国内寻找和研发各种替代技术及产品。其中生产半导体的核心光刻技术,更是重中之重。而中国西湖大学的光学工程教授仇旻所领导的团队,正在全力研发被称为“冰刻2.0”的微纳工艺技术,有可能助力打破光刻机技术封锁。

冰刻工艺

光刻技术作为半导体集成电路生产制造过程中的核心技术,整个工艺流程相当复杂。而其中有一步相当重要的涂抹光刻胶步骤,是要攻克光刻技术,必须拿下的。但是要想拿下目前通用的光刻胶技术难度非常之大,首先光刻胶的材料就是一个研发痛点。

光刻胶是集成电路制造的重要原材料,因为光刻胶的质量和性能是影响集成电路性能、成品率及可靠性的关键因素。而且针对不同的光源波长,光刻胶还必须有所区分,分为紫外光刻胶(300~450nm)、深紫外光刻胶(160~280nm)、极紫外光刻胶(EUV,13.5nm)、电子束光刻胶、离子束光刻胶、X射线光刻胶等。

而且除了光刻胶材料需要投入大量资源进行研发,涂抹光刻胶的工艺难度也非常之大。既要昂光刻胶非常均匀的涂抹在半导体表面,还需要保证被涂抹原件的完整性。这样的工艺要求相当的高,如果从头开始研发,同样需要耗费相当的资源。

而仇旻教授团队研发的“冰刻2.0”则是用冰膜来代替光刻胶,将可能极大的简化目前的光刻工艺流程,降低光刻技术的研发难度。仇旻团队在研究中发现,将任意原材料放在充入水蒸气的真空室中,再将真空室降温到零下140度,那么就可以在原材料表面形成一层薄薄的冰膜。而原材料表面附着的这层冰膜就可以替代光刻胶,完成后续的工艺流程。因此这项工艺流程可以称为“冰刻”。

这里先简单介绍一下传统的光刻流程,在涂抹光刻胶之后,需要进行电子束曝光,这样曝光范围的光刻胶就会发生性质改变,可以被特制的化学清洗剂洗掉,暴露出要进行下一步加工的原材料。而利用冰刻工艺,一方面不但可以大幅简化涂抹光刻胶的流程,因为冰膜是由水蒸气凝结而成,可以均匀附着在任意形状的原材料表面。另一方面,在电子曝光环节,就可以直接被照射蒸发掉,省略了后续清洗的步骤。

仇旻团队从从 2012 年到 2018 年花费了6年时间,完成了“冰刻1.0”版本的研发,验证了“冰刻”工艺的可行性,以及国内首台“冰刻”系统的研发。而现在仇旻团队正在全力研发已经迭代到“冰刻2.0”的工艺流程,目前已经可以实现在薄至 300 纳米的冰上刻画图案。

冰刻系统

而仇旻团队的下一步目标是在未来的3~5年内,完成“冰刻2.0”系统的搭建,实现全流程一体化、自动化的一站式微纳加工,也就是一个原材料进去,一件成品器件出来。

当然即使“冰刻2.0”研发成功,也只是我们彻底攻克光刻核心技术的一个助力。要想彻底打破光刻技术封锁,我们还需要在很多领域,如大功率激光光源,精确加工控制系统,等都实现突破才能做到。而这就需要我们沉下心来,从基础研究做起,真正研发出完全自主的核心技术。

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本文源自头条号:科技也有料

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