納米世界的鑰匙庫：西湖大學(xué)解鎖微納科技的頂尖平臺
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】 在科技日新月異的今天，微納加工技術(shù)作為半導(dǎo)體行業(yè)的基石，正以前所未有的速度推動著科技的進(jìn)步。量子計算、柔性電子、可穿戴設(shè)備、生物電子學(xué)等新興領(lǐng)域的興起，將為微納加工技術(shù)提供更為廣闊的應(yīng)用空間。同時，跨學(xué)科融合也將成為微納加工技術(shù)發(fā)展的重要趨勢，如與生物科學(xué)、材料科學(xué)、信息科學(xué)的深度融合，將催生出一系列顛覆性的創(chuàng)新成果，進(jìn)一步推動人類社會的科技進(jìn)步和文明發(fā)展。
西湖大學(xué)
在西湖大學(xué)先進(jìn)微納加工與測試平臺主任李西軍的帶領(lǐng)下，我們走進(jìn)西湖大學(xué)的先進(jìn)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(shù)的殿堂，這里不僅匯聚了全球頂尖的半導(dǎo)體加工設(shè)備，更見證了無數(shù)科研創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的輝煌歷程。
先進(jìn)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(qū)域，分別承載著不同的科研使命與發(fā)展目標(biāo)。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(chǔ)上進(jìn)一步拓廣加工能力，實現(xiàn)III-V族和II-VI族半導(dǎo)體材料的成長和器件加工，并把微納結(jié)構(gòu)的表征能力提升到亞納米精度和3D，目標(biāo)在8-10年內(nèi)實現(xiàn)微納加工和表征能力的國際領(lǐng)先。
歷史的印記：集成電路的演進(jìn)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(fā)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(shù)，正是從這一輝煌歷程中孕育而生，逐漸發(fā)展成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)不可或缺的一部分。
平臺首先介紹了集成電路的復(fù)雜工藝流程，強(qiáng)調(diào)了微納加工技術(shù)在其中的關(guān)鍵作用。集成電路的生產(chǎn)涉及多個步驟，但并不是每個步驟都對微納加工至關(guān)重要。對于平臺來說，圖案化(如光刻技術(shù))、薄膜沉積和干法刻蝕這三項核心技術(shù)構(gòu)成了微納加工的基礎(chǔ)，也是最常用的工藝。除此之外，還包括表征技術(shù)和一些輔助設(shè)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(qū)域，無疑是那些高精度、高效率的設(shè)備集群。光刻機(jī)、干法刻蝕機(jī)、電子束曝光機(jī)等尖端設(shè)備一字排開，它們各自承擔(dān)著圖形轉(zhuǎn)移、材料去除、納米級圖案制作等關(guān)鍵任務(wù)。其中，光刻機(jī)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(jī)，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(jìn)高端設(shè)備，如DUVStepper光刻機(jī)和CD-SEM掃描電子顯微鏡，為科研成果的轉(zhuǎn)化和小批量生產(chǎn)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(shè)備，將設(shè)計圖形精確轉(zhuǎn)移到襯底上，形成了所需的結(jié)構(gòu)，這一過程涉及紫外光刻膠的保護(hù)和未保護(hù)區(qū)域的物理化學(xué)反應(yīng)刻蝕。西湖大學(xué)具備不同類型刻蝕設(shè)備，包括紫外光刻機(jī)、3D打印機(jī)等，以適應(yīng)各種材料需求。
值得一提的是，紫外光刻機(jī)在曝光時候必須是在黃光的環(huán)境下進(jìn)行操作，因為紫外光刻機(jī)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(qū))
表征技術(shù)的“火眼金睛”
為了確保加工結(jié)果的精確無誤，平臺配備了多套先進(jìn)的表征設(shè)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(shè)備。這些設(shè)備如同“火眼金睛”，能夠深入材料內(nèi)部，揭示出納米級乃至原子級的微觀結(jié)構(gòu)，為科研人員提供了寶貴的實驗數(shù)據(jù)。特別是電子束曝光機(jī)，其加工精度可達(dá)5納米，雖然加工速度較慢，但在科研領(lǐng)域具有不可替代的作用。
表征實驗室
鍍膜技術(shù)的多樣選擇
鍍膜區(qū)是平臺的重要組成部分，這里提供了物理鍍膜、化學(xué)氣相沉積、原子層沉積等多種鍍膜技術(shù)。根據(jù)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(yōu)化。特別是原子層沉積技術(shù)，以其超薄的沉積厚度和高度的致密度，在半導(dǎo)體器件制造中發(fā)揮著不可替代的作用。
部分實驗室儀器展示
國產(chǎn)設(shè)備的崛起與期待
在平臺的眾多設(shè)備中，也不乏國產(chǎn)設(shè)備的身影。雖然目前仍以進(jìn)口設(shè)備為主，但平臺自2018年起就開始采購國產(chǎn)設(shè)備，并進(jìn)行性能評估和反饋。盡管國產(chǎn)設(shè)備在穩(wěn)定性和精度上尚有一定差距，但其快速的售后服務(wù)和不斷進(jìn)步的技術(shù)水平，讓人看到了國產(chǎn)設(shè)備崛起的希望。平臺希望通過實際使用，為國產(chǎn)設(shè)備提供改進(jìn)建議，推動其不斷升級和完善。
未來，隨著國產(chǎn)設(shè)備的不斷發(fā)展和完善，相信會有更多國產(chǎn)設(shè)備加入到這個精密工坊中來，共同推動半導(dǎo)體科技的進(jìn)步。
產(chǎn)學(xué)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(chǎn)學(xué)研融合的典范。平臺不僅服務(wù)于校內(nèi)師生的科研需求，還吸引了眾多校外用戶前來使用設(shè)備。包括浙江大學(xué)、阿里巴巴等在內(nèi)的多所高校和企業(yè)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(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化提供了有力支持。
平臺以其頂尖的設(shè)備、先進(jìn)的技術(shù)和豐富的產(chǎn)學(xué)研資源，成為了半導(dǎo)體科技領(lǐng)域的一顆璀璨明珠。在這里，科研創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化緊密相連，共同書寫著半導(dǎo)體科技的新篇章。未來，平臺將繼續(xù)引進(jìn)更多高端設(shè)備，優(yōu)化工藝流程，為我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)更多力量。
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