约翰斯·霍普金斯大学最新化学技术突破推动更快、更小的微芯片研发

约翰斯·霍普金斯的研究人员发现了全新材料，并开发出一种新工艺，有望加速生产更小、更快、更具成本优势的微芯片——这些芯片几乎覆盖现代生活的所有领域，包括智能手机、家用电器、汽车和飞机等。

科学家们展示了如何利用这一新法制造肉眼不可见的微型电路，并称该方法兼具极高的精确度与适合大规模生产的成本效益。相关研究成果已发表于《自然化学工程》。

“企业都有着10年、20年乃至更长远的技术路线图，但最大难题之一就是在生产线上找到能快速且精准辐照材料、使工序经济可行的缩微方案。”约翰斯·霍普金斯大学化学与生物分子工程Bloomberg杰出教授Michael Tsapatsis表示。

Tsapatsis指出，目前行业所需的先进激光设备已可用于极小尺度蚀刻图样，唯缺合适的材料与配套方法以满足芯片不断微缩的需求。

微芯片为硅制平板，并印有电路，执行各种基本功能。制造时，厂商将硅片涂覆一层辐射敏感材料形成极细致涂层“光刻胶”。当辐射束照射光刻胶后，会激发化学反应在硅片上烧录细节、绘制电路图案。但高能辐射束要求不断缩小芯片细节，却难以与传统光刻胶充分反应。

此前，Tsapatsis实验室与Fairbrother科研小组发现，全新金属有机材料可支持下一代“超极紫外辐射”（B-EUV）工艺，该工艺有望将细节缩小到目前标准的10纳米以下。诸如锌等金属能吸收B-EUV光线、激发电子从而可在有机咪唑材料上实现电路模板。

这一研究首次实现从溶液在硅片规模沉积咪唑基金属有机光刻胶，并可实现纳米级厚度控制。该化学工艺由约翰斯·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、劳伦斯伯克利国家实验室的团队实验与建模协作开发。新方法称为化学液体沉积（CLD），具备定向可控、便于多人快速筛选（金属+咪唑）组合特点。

“调配金属与咪唑两种组分，可以灵活改变光吸收效率与后续反应的化学过程。由此能探索更多新的金属-有机搭配。”Tsapatsis表示，“更令人振奋的是，目前至少有十种不同金属可用于该化学反应，相关有机物种类更达上百。”

研究团队已开始实验不同组合，为B-EUV辐射定向打造新材料。据介绍，这一技术有望在未来十年内进入量产。

“不同波长和不同元素间的相互作用不同，同一种金属在某波长下作用不佳，却能在另一类辐射下大显身手。锌在传统极紫外辐射中效果一般，但用于B-EUV却是最优。”Tsapatsis补充道。