ASML EUV光刻机实现纳米孔全晶圆级制造

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imec将极紫外光刻技术与基于间隔层的刻蚀技术相结合，实现了纳米级的精度和可重复性。

比利时微电子研究中心（IMEC）已成功利用阿斯麦（ASML）最先进的极紫外光刻（EUV）设备，实现了纳米孔的全晶圆级制造。阿斯麦公司公关负责人将此称作其公司设备“一项出人意料的卓越生物医学应用”。鉴于纳米孔为分子传感技术开辟的广阔前景，这项突破或将成为该领域的重要进展。

纳米孔是蚀刻在氮化硅膜上的微小孔洞，宽度仅为几纳米。当浸入液体中并连接到电极时，单个分子可以通过这些孔洞，产生可实时分析的电信号。由于孔径易于调节，纳米孔的应用范围十分广泛，从病毒鉴定到DNA和蛋白质分析均可胜任。这种无需标记的单分子检测方法是下一代诊断、蛋白质组学、基因组学乃至分子数据存储应用的关键。

另一方面，由脂质膜中的蛋白质形成的生物纳米孔已应用于商业测序平台，但其稳定性及集成性仍面临挑战。固态纳米孔凭借其稳健性、可调控性和与半导体制造的兼容性克服了这些限制，使其成为可扩展、高通量传感的理想选择。然而，在大面积范围内实现纳米级精度和均匀性的固态纳米孔仍然是一个挑战。目前的制造方法通常速度较慢且仅限于实验室环境，这阻碍了其在传感应用中的广泛应用。

在IEDM 2025会议上发表的一篇新论文中，imec报告称成功在整片300mm晶圆上制备了直径小至约10nm的高度均匀纳米孔。该团队将极紫外光刻技术与基于间隔层的刻蚀技术相结合，实现了纳米级的精度和可重复性——这两项长期以来一直是纳米孔技术领域的挑战。

将纳米孔嵌入氮化硅膜中，并在水性环境中对其进行电学表征。利用DNA片段进行的易位实验也证实了其具有高信噪比和优异的润湿性能，验证了纳米孔对生物材料的传感性能。

“imec拥有得天独厚的优势来实现这一飞跃。我们可以将传统上用于存储器和逻辑电路的极紫外光刻技术应用于生命科学领域。通过利用我们的光刻基础设施，我们已经证明可以大规模制造出满足分子传感所需精度的固态纳米孔，” imec研发项目经理兼第一作者Ashesh Ray Chaudhuri表示。“这为医疗保健及其他领域的高通量生物传感器阵列打开了大门。”

展望未来，Imec 认为固态纳米孔技术的应用前景十分广阔，涵盖快速诊断、个性化医疗、分子指纹识别，甚至数据存储等领域。在极紫外纳米孔制造工艺的基础上，该机构正开发一套配备可扩展流体系统的模块化读出系统，助力生命科学工具开发者评估相关化学方案、器件性能与系统需求。此外，Imec 还在将该技术拓展至电路设计领域。计划在 2026 年国际固态电路会议（ISSCC）上，展示一款面向固态纳米孔传感的 256 通道事件驱动型专用集成电路（ASIC）读出芯片。这项成果将展现先进电子技术与下一代纳米孔阵列如何实现高度集成。

今年3月，ASML与imec签署了一项新的5 年期战略合作协议。这对长期伙伴将在先进工艺和可持续发展领域发挥各自的知识和专长。

在半导体工艺方面，imec 牵头建设的后 2nm 制程前沿节点 SoC中试线 NanoIC 将导入包括 High NA EUV 光刻机在内的一系列 ASML 设备。双方还将在硅光子学、存储和先进封装领域展开合作。

此外，ASML 将为 imec 探索环境和社会效益的创新想法和活动提供资金支持。

ASML 总裁兼首席执行官 Christophe Fouquet 表示：“这项协议标志着 ASML 和 imec 之间的长期合作迈出了新的一步。它标志着我们共同为半导体行业开发解决方案的雄心壮志，也符合我们投资技术和创新以造福全社会的战略。”

imec 总裁兼首席执行官 Luc Van den Hove 表示：“我们很高兴能继续与 ASML 保持长期独特的合作关系，30 多年来，我们为业界提供了最先进的图案化解决方案。ASML 完整产品组合的加入将使我们中试线的能力进一步增大和成熟，为整个半导体生态系统提供最先进的研发技术，以应对 AI 驱动的技术进步所带来的挑战。由于 imec 非常重视可持续创新，因此将这一事项明确纳入我们的合作伙伴关系是一个很好的补充。”