中国光刻胶领域取得新突破！首次合成分辨率优于5nm的微观三维“全景照片”

摘要： 10月26日消息，我国光刻胶领域取得新突破！据科技日报报道，近日，北京大学化学与分子工程学院彭海琳教授团队及合作者通过冷冻电子断层扫描技术，首次在原位状态下解析了光刻胶分子在液相...

10月26日消息，我国光刻胶领域取得新突破！

据科技日报报道，近日，北京大学化学与分子工程学院彭海琳教授团队及合作者通过冷冻电子断层扫描技术，首次在原位状态下解析了光刻胶分子在液相环境中的微观三维结构、界面分布与缠结行为，指导开发出可显著减少光刻缺陷的产业化方案。相关论文近日刊发于《自然·通讯》。

光刻技术是推动集成电路芯片制程工艺持续微缩的核心驱动力之一。

简单来说，光刻胶是芯片制造中刻画电路的颜料，核心作用是将设计好的电路图案精确转移到硅片上。通过显影液溶解其曝光区域，完成从掩模版到硅片的图案复刻，这是光刻工艺的基础环节。

显影是光刻的核心步骤之一，通过显影液溶解光刻胶的曝光区域，将电路图案精确转移到硅片上。

光刻胶在显影液中的运动，直接决定电路画得准不准、好不好，进而影响芯片良率。光刻胶性能直接影响光刻机效能的发挥，只有二者适配才能实现先进制程突破。

长期以来，光刻胶在显影液中的微观行为是黑匣子，工业界的工艺优化只能靠反复试错，这成为制约7纳米及以下先进制程良率提升的关键瓶颈之一。

为破解难题，研究团队首次将冷冻电子断层扫描技术引入半导体领域。研究人员最终合成出一张分辨率优于5纳米的微观三维全景照片，一举克服了传统技术无法原位、三维、高分辨率观测的三大痛点。

彭海琳表示，冷冻电子断层扫描技术为在原子/分子尺度上解析各类液相界面反应提供了强大工具。深入掌握液体中聚合物的结构与微观行为，可推动先进制程中光刻、蚀刻和湿法清洗等关键工艺的缺陷控制与良率提升。

延伸阅读：

一般来说，芯片制造可以划分为5个核心步骤：

1、晶圆制备，也就是造 地基

先把纯度 99.9999% 的硅料，做成圆柱形的单晶硅棒，再切成晶圆，这就是芯片的 地基，所有电路都要刻在这上面。

2、晶圆氧化，刷防护层

在晶圆表面烤一层 二氧化硅膜，像给地基刷防水漆，防止后续步骤损伤硅片本身。

3、画电路图， 也就是光刻（此时光刻胶将发挥作用）

这是最关键的一步，相当于给 地基 画电路蓝图，分3小步：​

涂胶：把光刻胶均匀涂在氧化层上；​

曝光：用光刻机照晶圆，光线透过设计好的掩模版，只让光刻胶的特定区域感光变脆。

显影：用显影液洗掉变脆的光刻胶，剩下的光刻胶就像 镂空的电路模板，精准盖在晶圆上。

4、刻电路， 蚀刻​

用化学、物理方法雕刻晶圆：没被光刻胶盖住的氧化层会被刻掉，被光刻胶盖住的区域保留，相当于光刻胶当保护罩，只让该刻的地方刻出电路凹槽。

5、后续加工、封装​

往刻出的凹槽里加 杂质（形成晶体管）、铺金属层，最后把晶圆切成一个个小芯片，然后封装，变成能用的芯片。