納米世界的鑰匙庫：西湖大學解鎖微納科技的頂尖平臺

2024年08月23日 15:50:22來源：化工儀器網作者：南笙點擊：5684

　　【化工儀器網行業百態】在科技日新月異的今天，微納加工技術作為半導體行業的基石，正以前所未有的速度推動著科技的進步。量子計算、柔性電子、可穿戴設備、生物電子學等新興領域的興起，將為微納加工技術提供更為廣闊的應用空間。同時，跨學科融合也將成為微納加工技術發展的重要趨勢，如與生物科學、材料科學、信息科學的深度融合，將催生出一系列顛覆性的創新成果，進一步推動人類社會的科技進步和文明發展。

西湖大學

　　在西湖大學先進微納加工與測試平臺主任李西軍的帶領下，我們走進西湖大學的先進微納加工與測試平臺(以下簡稱“平臺”)，仿佛踏入了一個精密技術的殿堂，這里不僅匯聚了全球頂尖的半導體加工設備，更見證了無數科研創新與產業轉化的輝煌歷程。

先進微納加工與測試平臺實驗樓

　　平臺占地面積廣闊，分為云棲平臺和云谷平臺兩大區域，分別承載著不同的科研使命與發展目標。而此次參觀的是占地3600平米的云谷平臺，在云棲平臺的基礎上進一步拓廣加工能力，實現III-V族和II-VI族半導體材料的成長和器件加工，并把微納結構的表征能力提升到亞納米精度和3D，目標在8-10年內實現微納加工和表征能力的國際領先。

　　歷史的印記：集成電路的演進之路

　　一踏入平臺，首先映入眼簾的是一塊詳盡展示集成電路發展歷史的展板。從最初的簡單電路到如今高度集成的芯片，每一步都凝聚著科研人員的心血與智慧。而微納加工技術，正是從這一輝煌歷程中孕育而生，逐漸發展成為半導體產業不可或缺的一部分。

　　平臺首先介紹了集成電路的復雜工藝流程，強調了微納加工技術在其中的關鍵作用。集成電路的生產涉及多個步驟，但并不是每個步驟都對微納加工至關重要。對于平臺來說，圖案化(如光刻技術)、薄膜沉積和干法刻蝕這三項核心技術構成了微納加工的基礎，也是最常用的工藝。除此之外，還包括表征技術和一些輔助設備，共同形成了微納加工平臺的五大核心模塊。

微納平臺實驗室

　　核心工藝的璀璨明珠

　　平臺的核心區域，無疑是那些高精度、高效率的設備集群。光刻機、干法刻蝕機、電子束曝光機等尖端設備一字排開，它們各自承擔著圖形轉移、材料去除、納米級圖案制作等關鍵任務。其中，光刻機以其高精度和高效率著稱，是芯片制造中不可或缺的工具；而電子束曝光機，則以其卓越的納米級加工能力，成為科研探索的利器。這些核心工藝不僅滿足了科研需求，還通過引進高端設備，如DUVStepper光刻機和CD-SEM掃描電子顯微鏡，為科研成果的轉化和小批量生產提供了有力支持。

干法刻蝕實驗室

　　此外，平臺還展示了干法刻蝕等核心工藝設備，將設計圖形精確轉移到襯底上，形成了所需的結構，這一過程涉及紫外光刻膠的保護和未保護區域的物理化學反應刻蝕。西湖大學具備不同類型刻蝕設備，包括紫外光刻機、3D打印機等，以適應各種材料需求。

　　值得一提的是，紫外光刻機在曝光時候必須是在黃光的環境下進行操作，因為紫外光刻機對紫外線是非常敏感的，如果是暴露于白光下操作，它就被提前被曝光了。

部分儀器展示(黃燈區)

　　表征技術的“火眼金睛”

　　為了確保加工結果的精確無誤，平臺配備了多套先進的表征設備，包括掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、聚焦離子束等高端設備。這些設備如同“火眼金睛”，能夠深入材料內部，揭示出納米級乃至原子級的微觀結構，為科研人員提供了寶貴的實驗數據。特別是電子束曝光機，其加工精度可達5納米，雖然加工速度較慢，但在科研領域具有不可替代的作用。

表征實驗室

　　鍍膜技術的多樣選擇

　　鍍膜區是平臺的重要組成部分，這里提供了物理鍍膜、化學氣相沉積、原子層沉積等多種鍍膜技術。根據器件的不同需求，科研人員可以選擇合適的鍍膜材料和工藝，確保器件性能的最優化。特別是原子層沉積技術，以其超薄的沉積厚度和高度的致密度，在半導體器件制造中發揮著不可替代的作用。

部分實驗室儀器展示

　　國產設備的崛起與期待

　　在平臺的眾多設備中，也不乏國產設備的身影。雖然目前仍以進口設備為主，但平臺自2018年起就開始采購國產設備，并進行性能評估和反饋。盡管國產設備在穩定性和精度上尚有一定差距，但其快速的售后服務和不斷進步的技術水平，讓人看到了國產設備崛起的希望。平臺希望通過實際使用，為國產設備提供改進建議，推動其不斷升級和完善。

　　未來，隨著國產設備的不斷發展和完善，相信會有更多國產設備加入到這個精密工坊中來，共同推動半導體科技的進步。

　　產學研融合的典范

　　平臺不僅是一個科研探索的基地，更是一個產學研融合的典范。平臺不僅服務于校內師生的科研需求，還吸引了眾多校外用戶前來使用設備。包括浙江大學、阿里巴巴等在內的多所高校和企業用戶，都紛紛將目光投向了這個“精密工坊”。這不僅提升了平臺的利用率和影響力，更為科研成果的轉化和產業化提供了有力支持。

　　平臺以其頂尖的設備、先進的技術和豐富的產學研資源，成為了半導體科技領域的一顆璀璨明珠。在這里，科研創新與產業轉化緊密相連，共同書寫著半導體科技的新篇章。未來，平臺將繼續引進更多高端設備，優化工藝流程，為我國半導體產業的發展貢獻更多力量。

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