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

  • 北京阵雨过后见彩虹

  • 文旅新地标解锁古老敦煌新风尚

独家策划

推荐阅读
据英国《自然》网站9日报道,美国生命生物科学公司当天宣布,首次通过细胞“部分重编程”疗法,尝试让一名青光眼患者眼部受损的衰老细胞“返老还童”。
2026-06-12 09:32
一项发表于《科学》杂志的最新研究,绘制了首张全球菌根真菌“地下网络”分布图。这是继去年《自然》杂志发表菌根真菌多样性全球分析之后,科学家首次实现对其物理密度的全球可视化。
2026-06-12 09:29
斯坦福大学数学家贾里德·杜克尔·利希特曼在社交平台X上将这种现象类比为国际象棋中的“非常规开局”,认为AI有时能跳出人类长期形成的“审美与惯例”。
2026-06-12 09:28
在前不久举行的第三十四届哈尔滨国际经济贸易洽谈会上,哈尔滨工程大学智能海洋航行器技术全国重点实验室的展台前,围满了参观者。
2026-06-12 09:27
如今,智谱的大模型已经成为全球众多顶级云服务商和知名编程平台的“默认选项”之一,深受海外开发者的欢迎。如果说智谱代表了AI通用大模型在信息空间的实力,那么北京科学智能研究院则展示了AI征服物理和微观世界的强大力量。
2026-06-12 09:26
“在洞窟里,把冷光灯打开,面对着千年壁画的那一刻,所有的烦恼都会瞬间远离,觉得能近距离接触如此杰出的艺术品,是很震撼、很幸运又很幸福的事。遵循这一“笨规矩”,于宗仁组织完成了莫高窟与甘肃省内外多处壁画彩塑保护方案与实施工作,例如莫高窟千像塔彩塑保护修复、莫高窟第196窟壁画彩塑保护修复,以及麦积山石窟部分洞窟的塑像壁画保护修缮等。
2026-06-11 10:23
国际科技出版机构施普林格·自然10日发布的自然指数2026科研领导者榜单显示,中国继续保持全球第一,2024年至2025年科研产出增长22.4%,是全球十强中唯一实现两位数增长的国家。机构表现方面,自然指数显示,中国科学院整体排名位列榜首,在除健康科学和社会科学以外的5个学科领域位居第一。
2026-06-11 10:23
量子传感是一种利用量子效应进行高精度测量的新技术。量子传感可通过增加粒子数量来提高传感性能,然而这面临一个重要挑战——量子热化。“这不仅深化了人们对量子热化这一基础科学问题的认识,也为发展新一代高灵敏度量子传感器提供了新的思路。
2026-06-11 10:23
扎根智能制造一线,很多像马遵农一样的年轻人用技术创新护航制造业转型升级。如今,基于模型的系统工程等方法已应用于飞机制造的各个环节,新工艺的研发更高效、更精准、更节约。
2026-06-11 10:23
阶段扩建,计划新增一个综合舱段,让空间站整体构型从“T”字变为“十”字。从初具规模的三舱组合,到不断扩容升级,中国空间站的成长,是中国载人航天稳步发展的缩影。
2026-06-11 10:23
6月9日16时23分,朱雀二号改进型遥六运载火箭在东风商业航天创新试验区发射升空。
2026-06-10 09:57
6月8日,火烈鸟在盐湖湿地嬉戏,成为一道亮丽风景线。
2026-06-10 09:57
日前,长江干线首个“复式航道”在安徽土桥水道和大通水道试运行,预计每日分流200余艘上行浅吃水船舶。
2026-06-10 09:52
近年,智能除锈凝胶与高相容性的新型加固材料的研发与成功应用,分别为脆弱青铜器无损清除锈蚀病害与矿化层加固提供了创新方法。
2026-06-10 09:51
为了让更多患者在关键时刻“用得上、用得起”,一群年轻的航天人坚定踏上了国产ECMO攻关之路。
2026-06-10 09:48
作为长江、黄河、澜沧江发源地,青海多年来持续推进三江源水生生物资源保护修复,持续巩固青海省高原河湖生态屏障。据悉,此次大批量土著鱼苗放流,进一步充实了黄河上游鱼类资源储备,对修复河道生物群落、改善水域生态环境具有积极作用。
2026-06-09 09:57
记者从自然资源部中国地质调查局获悉,“海洋地质六号”船近日完成深海地质调查第16航次科考任务,在深海地质环境调查、海洋探测关键技术装备研发应用等方面取得多项成果。
2026-06-09 09:56
培育新质生产力、建设现代化产业体系,是推动经济高质量发展、夯实中国式现代化产业根基的重要任务。未来产业依托前沿技术与颠覆性创新引领发展方向,赋能传统产业与新兴产业,拓展发展边界、培育全新增长点。
2026-06-09 09:52
人工智能与数智技术的发展,无疑是当下人们最为关切的议题之一。
2026-06-09 09:50
耕地是保障粮食安全的根本。当前,我国耕地质量总体呈现稳中有升良好态势,东北黑土地保护性耕作面积持续扩大,南方酸化耕地治理和北方盐碱地改造利用均取得积极进展。
2026-06-09 09:36
加载更多