美国得克萨斯大学奥斯汀分校研究团队开发出一种桌面级极紫外(EUV)光刻装置,并结合新型三维纳米打印技术,将原本需要数天完成的加工过程压缩至数分钟,有望降低半导体芯片制造门槛。研究团队表示,除芯片制造外,该技术还有望应用于纳米药物、量子计算和新材料合成等领域。相关研究发表于新一期《纳米快报》。

EUV光刻是当前先进芯片制造的核心技术,其原理是利用极紫外光将电路图案“打印”到硅基底上,最终形成手机、电脑等电子设备中的芯片。然而,现有商用EUV光刻机造价通常超过2亿美元,体积大到需要占据整个房间,导致全球仅有少数企业具备使用和研发能力。
为降低研究门槛,团队对传统EUV光刻系统进行了大幅简化,仅保留核心组件,开发出一套体积更小、成本更低且更易改造的桌面级设备。
与此同时,团队引入一种名为“体积式3D图案化”的新型打印技术。现有的EUV光刻技术在制造三维纳米结构时,通常只能以二维方式逐层堆叠打印,新打印技术突破了这一限制。此外,传统方法虽然曝光打印过程较快,但后续处理过程往往需要数天时间。新技术能并行构建多个纳米层级结构,而非逐层堆叠,从而将曝光时间缩短至几分钟。
团队称,这项工作源于美国国家科学基金会“半导体未来”计划,目标是降低半导体研究成本,加快新材料和新工艺开发。目前,他们已利用该装置测试了新型EUV光刻材料,未来还将开展更多实验验证。
现阶段,该技术主要适用于具有周期性结构的器件制造,例如存储芯片和光子器件。团队希望进一步提高打印速度和加工复杂度,实现更小尺寸半导体结构的制造,从而提升芯片计算性能。
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