点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:电路转印的微观世界被“看见” 有望大幅提升芯片良率
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

电路转印的微观世界被“看见” 有望大幅提升芯片良率

来源:光明网-《光明日报》2025-10-24 09:54

  【瞧!我们的前沿科技】

  光明日报北京10月23日电(记者晋浩天)自半导体产业诞生以来,光刻技术始终发挥着关键作用,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。在芯片制造过程中,光刻肩负着将设计图纸上的电路图案转印至硅片的关键任务,其中,光刻胶在显影液中的“一举一动”,直接决定了数以亿计晶体管的形态与芯片的最终良率。然而,这个发生在液态环境中的微观过程,始终是无法被直接观测的“黑匣子”,困扰着全球科学界。北京大学化学与分子工程学院教授彭海琳、教授高毅勤、博士郑黎明与清华大学教授王宏伟、香港大学博士刘楠等,利用前沿的冷冻电子断层扫描技术,成功揭开了这个“黑匣子”的神秘面纱,首次捕捉到光刻胶分子在溶液中的真实三维形态,更据此开发出能显著减少缺陷的产业化方案,为先进芯片制程的良率提升扫除了一大障碍。相关研究成果日前发表于《自然·通讯》。

  彭海琳告诉记者,在芯片制造的光刻流程中,“显影”是决定图案成败的核心一步。显影液需要精确溶解光刻胶的特定区域,从而将预设的电路图形精确转移到硅片上。这个在液固界面上发生的微妙反应,其精度直接影响着芯片性能。尽管产业界投入巨大,但由于液态环境的复杂与动态特性,传统观测手段无法进行原位观察。因此,大家对光刻胶聚合物的溶解机制、相互作用及其缺陷形成机理等基本问题知之甚少。这也导致工业界工艺优化长期依赖反复“试错”,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。

  面对这一挑战,研究团队另辟蹊径,首次将冷冻电子断层扫描技术引入半导体研究并取得奇效。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”,克服了传统技术无法原位、三维、高分辨率观测的三大痛点。

  高毅勤说,首次出现的清晰三维视图带来了一系列颠覆性发现。研究不仅推翻了业界长期认为的“溶解后聚合物均匀分散”观点,还首次在三维空间直接捕捉到了光刻胶聚合物之间的“缠结”行为,并由此找到了芯片图案上的缺陷根源——“团聚颗粒”。在工业显影中,由于光刻胶本身疏水性强,这些团聚体会重新沉积到精密的电路图案上,造成致命缺陷。研究团队通过缺陷表征发现,一块12英寸晶圆上的缺陷数量可高达6617个,这是大规模工业生产所无法接受的。

  基于这些微观发现,研究团队提出了两项简洁高效且与现有半导体产线兼容的解决方案。“实验结果令人振奋:12英寸晶圆表面由光刻胶残留引起的图案缺陷被成功消除,缺陷数量骤降超过99%,且方案表现出极高的可靠性和重复性。”王宏伟说。

  “这项研究运用的冷冻电子断层扫描技术,其应用潜力不限于芯片与光刻领域。”彭海琳指出,它为在原子/分子尺度上窥探各种液相界面反应(如催化、合成与生命过程)提供了强大工具。对于半导体产业而言,这次对液体中聚合物微观行为的成功解码,将推动先进制程中光刻、蚀刻、湿法清洗等关键工艺的缺陷控制与良率攀升,为芯片性能跨越式发展注入新动能。

  《光明日报》(2025年10月24日 08版)

[ 责编:王若昕 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 以军再次轰炸贝鲁特南郊

独家策划

推荐阅读
(记者冯丽妃)3月4日,全国政协十四届四次会议首场“委员通道”集体采访活动在北京人民大会堂举行。”  令人欣慰的是,潘建伟表示,通过国家重大科研任务的锤炼,我国量子科技研究队伍呈现年轻化、跨学科交叉的特点,并且兼具前沿探索和工程攻关的能力。
2026-03-05 09:56
全国人大代表、广东茂名化州市培林橘红种植专业合作社社长廖志略带来的化橘红树苗。这是全国人大代表、广东茂名化州市培林橘红种植专业合作社社长廖志略制作的集纳了乡亲们笑脸的3D照片。
2026-03-05 09:56
在天津市滨海新区,海上油气平台建设工人操作打磨机器人。不仅是我们团队,金凤实验室已为入驻科学家搭建病理表型组平台、纳米合成平台等8个国际领先的科研平台,提供科研设施设备超过6000台套。
2026-03-05 09:56
中国科学院广州地球化学研究所王强研究员团队联合国际合作者的一项最新研究给出了答案:高原并非一直向上生长,而是经历了两次“抬升—沉降”的起伏旋回。“青藏高原的生长不是简单的‘长高’,而是多阶段‘抬升—沉降’交替的结果。
2026-03-05 09:56
全国政协委员、宁德时代新能源科技股份公司董事长曾毓群从产业实战经历出发,分享了独属我国新能源事业的攀登故事。他坚信,秉持攀登精神、锚定目标,脚踏实地、勇毅笃行,就没有越不过去的险峰,就没有实现不了的梦想!
2026-03-05 09:56
在从事概率地震危险性分析、地震灾害风险评估工作中,我深刻感受到新兴技术发展日新月异,大大提升了我国的防灾减灾能力。
2026-03-04 09:42
从火星之上的精细探测,到地球深处探测的装备突破,我们用持续的创新创造,把关键核心技术牢牢掌握在中国人自己手中,为培育新质生产力、促进高质量发展贡献力量。
2026-03-04 09:41
我们始终坚持教育、科技、人才一体发展,推行“本硕博一体贯通+产业+专家+基地”模式,通过“博士村长”计划,培养了一大批知农爱农的复合型人才。
2026-03-04 09:40
回望“十四五”,中国经济在世界百年未有之大变局中彰显强大韧性,让我对高质量发展路径有了更深刻的认知。
2026-03-04 09:39
中国科学院国家天文台,年过八旬的中国科学院院士汪景琇春节假期一直在办公室忙碌,“有篇科普文章刚开了头,得抓紧写出来。”
2026-03-04 09:38
从实验室到产业化应用并不容易。王鹤说:“企业要想迅速响应市场需求,需要强化企业创新主体地位,让创新链和产业链无缝对接。”
2026-03-04 09:37
创新驱动是产业从“量大”走向“质强”的关键一跃,更是培育新质生产力的主引擎。
2026-03-04 09:36
我国生成式人工智能用户规模和普及率快速提升。
2026-03-03 09:37
本报讯(记者陶稳 通讯员张莹)突然出现头晕、头痛、视力障碍、肢体麻木无力,持续几分钟到几小时,无法缓解……遇到这些情况别大意,可能是“沉默的杀手”脑梗死在作祟。
2026-03-03 09:35
近日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所太阳能光电转化与利用全国重点实验室联合香港科技大学研究团队,在钙钛矿太阳能电池埋底界面工程领域取得重要突破。
2026-03-03 09:34
今年元宵节,适逢月全食。新华社发(刘兵 摄)  本次月全食将从3日傍晚开始,整个过程主要分为半影食始、初亏、食既、食甚、生光、复圆、半影食终七个阶段。2025年9月7日夜晚至8日凌晨,在山西大同古城墙乾楼拍摄的月全食轨迹(多张堆栈),形似“金箍棒”。
2026-03-03 09:33
水稻患上了病毒病,往往矮化、分蘖(稻等植物发育的时候,在幼苗靠近土壤的茎节上生出分枝)增多,严重的甚至绝收。这一成果不仅解决了困扰学界的植物抗病毒免疫扩增谜题,更为培育“抗病不减产”的水稻新品种开辟了全新路径。
2026-03-03 09:33
这三项国家标准是:《食品安全国家标准 植物源性食品中352种农药及其代谢物残留量的测定液相色谱-质谱联用法》《食品安全国家标准 植物源性食品中242种农药及其代谢物残留量的测定 气相色谱-质谱联用法》和《食品安全国家标准植物源性食品中草甘膦等4种农药及其代谢物残留量的测定 液相色谱-质谱联用法》。
2026-03-03 09:32
由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所主导的一项研究,在江西省九江市武宁县志留纪地层中发现盔甲鱼类大庸鱼科一新属种——武宁西海鱼。
2026-03-03 09:32
太空探索技术公司下属企业xAI为该项目另一竞争方,尽管其创始人埃隆·马斯克长期表示反对开发“杀人的新工具”。
2026-03-02 13:02
加载更多