約翰霍普金斯大學的研究人員最近揭示了新材料及其製程，這些創新可能會推動微晶片製造的邊界。他們的研究承諾能夠研製出更小、更快以及更具成本效益的晶片，這些晶片可應用於從智能手機到飛機等各種領域。這項研究不僅顯示出微晶片的潛力，還提出了可行的大規模生產路徑，使得未來的高科技產品能夠以更具競爭力的價格進入市場。
該團隊發展出一種能夠製造肉眼不可見的小型電路的方法。這一過程不僅精確，而且經濟實惠，為大規模生產鋪平了道路。約翰霍普金斯大學的化學與生物分子工程學的布隆伯格特聘教授邁克爾·查帕茨斯表示：“各公司都有他們的藍圖，規劃未來10至20年的發展方向。”他強調，找到一種能夠在生產線上快速且精確地製作更小特徵的過程，一直是微晶片發展的一大挑戰。
在微晶片的製造中，先進的激光技術已經存在，但如何找到能夠處理越來越小的微晶片的材料和工藝，則成為了關鍵。微晶片是平坦的矽片，內嵌電路以執行基本功能。製造商會在矽晶圓上塗覆一種對輻射敏感的材料，稱為「光阻」。當輻射束打在光阻上時，會引發化學反應，從而在晶圓上刻印出圖案和電路。然而，傳統的光阻在高能量輻射束的作用下，難以雕刻出最細微的細節。
查帕茨斯的研究小組和費爾布羅瑟研究組的先前工作引入了一種由金屬有機化合物製成的光阻，這種材料能夠承受“超越極紫外輻射”（B-EUV）。例如，鋅等金屬能夠吸收B-EUV光並產生電子，從而觸發一種稱為咪唑的有機材料的化學轉變。這標誌著科學家首次成功地在矽晶圓規模上從溶液中沉積咪唑基金屬有機光阻，並能以納米級精確控制其厚度。
研究者利用約翰霍普金斯大學、華東理工大學、洛桑聯邦理工學院、蘇州大學、布魯克海文國家實驗室和勞倫斯伯克利國家實驗室的實驗和模型來創建這些光阻。他們所採用的方法，即化學液體沉積（CLD），使得各種金屬-咪唑組合的精確工程設計和快速測試成為可能。查帕茨斯表示：“透過調整這兩個組件（金屬和咪唑），可以改變吸收光的效率及隨後反應的化學過程，這為我們創造新的金屬有機配對開啟了可能性。”
團隊目前已開始針對B-EUV輻射進行組合測試，這一技術預計在未來十年內將被廣泛應用於製造中。查帕茨斯進一步指出：“不同波長與不同元素的相互作用有所不同，對於某一波長表現不佳的金屬，可能會在其他波長中表現出色。”例如，鋅在極紫外輻射下的表現並不理想，但在B-EUV中卻是最優選擇之一。
這項材料科學和工藝設計的突破，可能會加速微晶片向更小、更快和更高效的方向發展，並有潛力在未來幾年內重塑電子產品的製造格局。這項研究成果已於今日發表在《自然化學工程》期刊上，為微晶片技術的未來帶來了新希望。
