在显示行业，印刷技术早已成为探索新型显示制造工艺的重要方向。但当这套思路从显示面板转向半导体时，问题也随之发生变化：如果不再依赖传统掩膜，而是直接将材料沉积到指定位置，能否为芯片制造和先进封装提供一种新的工艺选择？
针对这个问题，Universal Display Corporation（UDC）正在通过旗下的Universal Vapor Jet Corporation（UVJC）给出他们的答案。据介绍，这项被称为“通用气相喷射打印”的打印技术源自面向OLED显示的有机蒸汽喷射打印技术（OVJP），并将其底层技术平台拓展至更广泛的薄膜沉积应用领域。通过无掩膜、无溶剂的方式，UVJP试图将材料直接沉积到基板的特定区域，并将应用拓展至沟槽填充、介电材料沉积和光波导等方向。
一种“芯片制造”新技术
众所周知，芯片制造是一项极其精密的工程。从晶体管到金属互连，再到先进封装中的介电层与各种功能性材料，制造过程都离不开对材料的精确加工与沉积。随着芯片结构日益复杂，如何将特定材料放置在指定位置，并精确控制薄膜的形状、厚度和组成，始终是半导体工艺需要解决的问题。
以传统工艺为例，薄膜沉积通常可以通过物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）等方式完成。如果需要形成特定图案，还可能涉及光刻、掩膜以及后续刻蚀等工序。不同工艺各有适用范围，也是现代芯片制造得以持续推进的基础。不过，对于某些需要频繁调整图案、开发新材料或验证特殊结构的应用而言，掩膜的设计与制作、工艺流程的调整，都可能增加开发所需的时间和成本。
面对这样的需求，UVJC找到了用武之地。
据UVJC 首席执行官 Chandran Nair介绍， UVJC技术由 UDC 为生产大型 OLED 显示屏而开发的有机蒸汽喷射打印（Organic Vapor Jet Printing, OVJP）技术衍生而来，是一项突破性的干式、无溶剂、无掩膜薄膜沉积技术，通过气流将小分子材料精准沉积至基板表面。该技术融合了传统真空热蒸镀（VTE）的优势与打印的灵活性，能够在无需精细金属掩膜（FMM）的情况下实现大面积显示面板的可规模化生产。借由此技术，UVJC得以拓展再显示领域外的更多新材料研发及薄膜应用场景。
“NovaJet主要有三种关键特性：无掩膜方式、无溶剂方式、增材与数字化方式。当这三种特性结合到一起的时候，其实对于整个薄膜工艺的研发以及探索是一个全新的工艺方式。NovaJet到底是什么？我们把NovaJet定义成一台是为工艺创新，以及工艺验证而生的一台工艺设备。”UVJC 中国区业务发展负责人李嘉凡补充说。他进一步指出，NovaJet支持三种不同打印模式：
NovaJet，首款基于 Universal Vapor Jet Printing 平台的商用系统
第一种是经典UVJP，更适合精细线条、多层薄膜堆叠等应用，这也是精细镀膜工艺及应用开发的起点；第二种是宽幅UVJP，主要覆盖宽幅沉积与共形涂覆，也适用于基板表面不平整、具有复杂形貌的涂覆应用；第三种是反应型UVJP，主要通过反应性前驱体形成非挥发性薄膜，直接蒸镀到基板表面，为材料体系的拓展打开了新的空间。
李嘉凡总结说，UVJP的差异化优势，不仅在于无掩膜沉积，更在于对薄膜本身的数字化控制。通过调节不同前驱体的输送比例，该技术能够改变单层薄膜的材料组成，构建沿厚度方向连续变化的成分梯度，或在膜层中插入独立的界面层。与此同时，单层膜厚还可以在埃级至微米级范围内连续调节。这意味着，材料配比、膜层结构与厚度不再只是固定的工艺参数，而成为可以灵活调整的设计变量，为新材料探索和复杂薄膜工艺开发提供了更多可能。
不做替换，是一种补充
也许很多人会和笔者一样，在接触到这种芯片技术之后，就会好奇其与当前的薄膜沉积技术有何不同？
对此，李嘉凡说道，与传统光刻、CVD和PVD等工艺相比，UVJP的差异不仅在于沉积方式，更在于它改变了材料图案的形成路径。对于适合光刻的膜层，光刻仍然是成熟且合适的选择，UVJP并非要取代现有工艺，而是希望在一些传统方法受到限制的环节提供新的解决方案。例如，当工艺对溶剂比较敏感，或者掩膜开发周期较长、成本较高，甚至影响新工艺推进时，UVJP的无溶剂、无掩膜特性便有望体现价值。
具体而言，UVJP采用数字化直写方式，用户可以在配套应用软件中定义所需的图案与材料组成，再将材料直接沉积到基板的指定位置，形成图案化结构，减少传统流程中部分中间工序。这种方式不仅便于快速调整图案和膜层设计，也为工艺开发提供了更大的灵活性。随着工艺从研发验证走向转产和量产，减少中间步骤还有望帮助提升生产流程的稳定性与可靠性。
在设备层面，UVJP通过载气输送、限域气体控制和排气系统协同工作，将气化的前驱体材料精准沉积到指定区域，并将多余蒸汽及副产物排出腔体。UVJC表示，这套设计有助于保持腔体洁净、提高材料利用率，并减少设备维护需求。公司称，其有一个实验设备已使用七年，无需例行腔体清洁，体现了其在腔体洁净度方面的技术特点。
更值得关注的是，UVJP的数字化控制并不局限于平面图案。通过调整不同前驱体的输送比例，该技术还可以改变单层薄膜的材料组成，构建沿厚度方向连续变化的成分梯度，或在不同功能层之间插入独立界面层。也就是说，薄膜设计不仅可以定义材料在平面上的分布，还能够进一步控制材料在厚度方向上的组成与结构。这为复杂薄膜结构和新材料开发提供了更多可能，也是UVJP区别于单纯图案化沉积方式的另一项技术特点。
李嘉凡表示，基于上述技术特性，UVJP在多个应用领域展现出潜力。在先进封装与半导体领域，目前重点探索的方向包括沟槽填充、介电材料及其他功能性材料填充，以及光聚合和光波导等应用。在表面能调节方面，UVJP则可以采用无掩膜、无溶剂的方式，将黏性贴附剂、抗粘连贴附剂等涂层以图案化方式沉积到基板表面，形成具有特定功能的表面。此外，在生命科学与制药、太阳能及钙钛矿等领域，UVJC也已积累了一定的应用经验和工艺基础。
与此同时，Chandran Nair也承认，要想将UVJP技术从OLED领域向半导体、生物医学及可再生能源等领域拓展，首先面临的挑战是如何找到真正适合自身技术的应用场景。尽管该技术在OLED领域已有一定积累，但不同产业的工艺要求和技术需求存在差异，UVJC需要进一步了解各领域的具体问题，识别现有工艺尚未充分解决的应用需求，并通过与客户、科研人员紧密合作，验证UVJP能否满足这些需求。
其需要面临的另一个挑战在于如何让设备适应不同领域的应用要求。因为面对不同的材料体系和工艺需求，UVJC需要将已有的工程经验转化为适用于不同场景的设备与工艺解决方案。
为加快这一过程，UVJC正在利用仿真工具开展评估、建模和原型开发，并尝试将AI融入产品设计与开发。归根结底，UVJC需要解决的不仅是设备本身的设计问题，还包括如何将技术能力与不同产业的实际需求相结合，推动工艺从研发验证走向实际应用。
写在最后
关于这项技术在中国的落地，李嘉凡表示，UVJC希望先帮助研究所、企业以及工业界研究机构的研发部门，为这项技术找到合适的应用领域并推进，也帮助合作伙伴快速完成工艺验证。在工艺验证完成后，公司还会借助资深的自动化团队，支持已验证工艺进一步向量产转化。
“这可能不局限于某几个方面，而会在多个方面同时推进，打通从研发端到生产端的全流程。这是我们的短期及长期合作愿景。”李嘉凡说。
而在合作模式上，据Chandran Nair所说，UVJC不仅提供标准化设备，还拥有专门的团队，能够随着客户工艺推进和规模化需求，为其应用提供定制化设备解决方案。他指出，UVJC的业务模式结合了多个方面：标准化设备、定制化设备、自动化解决方案、材料以及知识产权（IP）授权。
“我们更关注如何与客户、合作伙伴以共赢的方式实现价值。”Chandran Nair告诉半导体行业观察。他同时透露，UVJC计划在中国设立一个应用实验室（application lab），并将与UDC在中国现有的相关布局和配套设施紧密协同，包括探索与合作伙伴建立共享实验室机会，并开展联合开发活动，以帮助加速其研发流程。
“这样一来，我们就能进一步把UVJC的技术带到中国本地，更好地支持当地客户和应用开发。”Chandran Nair说。
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