微电子学院邓海课题组

研究方向

  1. 90nm~10nm节点高端半导体光刻材料的研究和开发
  2. 探索Moore’s Law的材料极限,研发下一代10~5nm分辨率的光刻材料DSA
  3. 研究DSA的图像化工艺和plasma刻蚀工艺
  4. 新型纳米材料、纳米器件的设计和合成;极性单体序列可控聚合方法的研究

下一代光刻材料

自从1984年IBM发明了CAR光刻材料(chemical amplified resist), 光刻材料一直在半导体光刻工艺里发挥着基石的作用。可以说,若能在光刻材料上印多细的线, 就能制造出多小的半导体。 过去的60年 半导体产业一直沿着Moore’s law前行, 光刻材料的分辨率也一样从粗到细。

图1 下一代光刻材料发展趋势预测

2001年是以248纳米光刻为主的半导体制造的最后一年,从2003年起,半导体产业进入了193 纳米光刻的时代,或叫100 纳米以下光刻的时代。光刻材料的分辨率(R)取决于波长(λ)和通光量 (NA); 波长越短, 通光量越大, 则分辨率越高。所以,100 纳米以下的分辨率,248纳米光刻是很难实现的。 193纳米光刻技术,在通光量小于1 的空气介质里,也只能刻到65纳米。后来用水代替空气, 把通光量提高到了1.2以上,才有了45和32纳米的193纳米光刻。 后来由于EUV没有到位,所以采用了double patterning等等的工艺, 用193纳米光刻材料做出了22 纳米的光刻。

R ∝ λ/NA

将来的半导体还会沿着Moore’s Law继续前行,需要10纳米及其以下分辨率的光刻材料。 DSA和EUV技术将是可能的光刻技术。相对应的光刻材料的研发,将是全球半导体业界面临的科研难题,光刻材料会继续扮演半导体材料基石的角色。

图2 DSA工艺流程示意图

复旦大学作为长三角集成电路设计与制造协同创新中心的牵头单位,一直在为不断深化集成电路行业紧缺创新人才培养模式改革,引领集成电路人才培养、技术创新和企业孵化,全面提升协同高校科学研究、人才培养和学科支撑能力,辐射和增强长三 角区域集成电路企业创新能力做出重要的贡献。

图3 纳米尺度大规模集成电路前道工艺开发

图4 28纳米工艺代金属、铜电镀后照片

极性单体的精细合成
立体可控聚合

自然界存在着具有立构规整性高的聚合物,如天然橡胶、纤维素、蛋白质和淀粉等,不管存在于自然界还是人工合成在食品、化工、材料等方面发挥着重要作用,随着立体定向聚合方法的提出,大力推动着立构规整度高聚合物设计与制备研究。 邓海老师于1995年在Macromolecules发表关于立体定向聚合的研究被收录在美国高分子教科书《Principles of Polymerization》及其习题部分(见图1-3)。

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图1 MMA立体定向配位聚合机理

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图2 美国高分子教科书《Principles of Polymerization》封面

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图3 美国高分子教科书《Principles of Polymerization》引用页

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图4 美国高分子教科书《Principles of Polymerization》引用习题部分

序列可控聚合

在过去的几十年间,高分子合成材料在结构调控方面取得显著进展。然而,合成高分子的一级结构(即一根高分子链中单体单元的排列有序性)通常呈现出较差的控制性。常见的合成聚合物一般是由相同单体单元组成的均聚物,或是具有简单微结构链的共聚物(如无规共聚物、嵌段共聚物等)。虽然这些聚合物被应用于许多领域,但却无法像序列可控的生物聚合物(如核酸或蛋白质)那样拥有结构和功能上的复杂性。事实上,单体序列的调控在生物学中意义重大,并且也是重要生命特征(如遗传、自我复制、复杂自组装和分子识别等)的先决条件。由此而论,发展具有可控单体序列的合成聚合物是很重要的研究领域。

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