约翰霍普金斯大学研究人员采用精密材料与激光工艺开创微芯片制造新技术，实现史上最小电路。
约翰霍普金斯大学的研究团队近日公布的新型材料与工艺技术，有望突破微芯片制造的极限。这项成果将催生更小、更快、更经济的芯片，应用于从智能手机到航空航天的各个领域。
该团队开发出可制造肉眼不可见超微电路的新工艺。这种方法兼具精密性与经济性，为大规模生产提供了可行路径。
"企业都制定了未来10到20年乃至更长远的发展路线图，"约翰霍普金斯大学彭博社特聘教授、化学与生物分子工程专家Michael Tsapatsos表示，"关键挑战在于找到能够快速、精准辐照材料的生产线工艺，在保证经济效益的前提下实现更精密的元件制造。"
精密技术与材料创新的融合
Tsapatsos解释说，虽然用于制造超微电路的先进激光技术已经存在，但真正的难点在于找到能处理更小尺寸微芯片的材料和工艺。
展开剩余58%微芯片是嵌入电路的扁平硅片，用于执行基础功能。制造商会在硅晶圆上涂覆一种对辐射敏感的光刻胶材料。当辐射光束照射光刻胶时，会引发化学反应，从而将图案和电路蚀刻到晶圆上。传统光刻胶难以承受雕刻最精细细节所需的高强度辐射束。
Tsapatsos实验室与费尔布拉泽研究组此前研发的金属有机化合物光刻胶，能够耐受"超极紫外辐射"（B-EUV）。锌等金属可吸收B-EUV光并产生电子，进而引发咪唑有机材料的化学转化。
这是科学家首次成功在硅晶圆尺度上通过溶液沉积咪唑基金属有机光刻胶，并实现纳米级精度的厚度控制。
探索新型金属组合
为制造这种光刻胶，研究人员整合了来自约翰霍普金斯大学、华东理工大学、洛桑联邦理工学院、苏州大学、布鲁克海文国家实验室和劳伦斯伯克利国家实验室的实验数据与模型。
他们采用的化学液相沉积（CLD）方法，可实现对多种金属-咪唑组合的精确工程设计与快速测试。"通过调整金属和咪唑两种组分，可以改变材料吸光效率和后续化学反应特性，这为创造新型金属有机配对开辟了空间，"Tsapatsos说道，"令人兴奋的是至少有10种金属和数百种有机材料可用于这种化学反应。"
该团队已开始专门针对B-EUV辐射测试各种组合，预计这项技术将在未来十年内应用于制造业。"由于不同波长与不同元素会产生各异相互作用，某种金属在某一波长下表现不佳，在另一波长下却可能表现卓越。锌对极紫外辐射适应性一般，却是B-EUV辐射的最佳选择之一。"
这项材料科学与工艺设计的突破性进展，有望加速更小、更快、更高效微芯片的研发竞赛，未来数年或将为电子制造业带来革命性变化。
研究成果已发表于《自然-化学工程》期刊。
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