廣東省科學院半導體研究所依托其微納加工平臺的先進設備，在電子束曝光技術研發(fā)中持續(xù)發(fā)力。該平臺配備的高精度電子束曝光系統(tǒng)，具備納米級分辨率，可滿足第三代半導體材料微納結構制備的需求。科研團隊針對氮化物半導體材料的特性，研究電子束能量與曝光劑量對圖形轉移精度的影響，通過調整加速電壓與束流參數(shù)，在 2-6 英寸晶圓上實現(xiàn)了亞微米級圖形的穩(wěn)定制備。借助設備總值逾億元的科研平臺，團隊能夠對曝光后的圖形進行精細表征，為工藝優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐，目前已在深紫外發(fā)光二極管的電極圖形制備中積累了多項實用技術參數(shù)。人才團隊利用電子束曝光技術研發(fā)新型半導體材料。珠海AR/VR電子束曝光加工平臺

研究所將電子束曝光技術應用于 IGZO 薄膜晶體管的溝道圖形制備中，探索其在新型顯示器件領域的應用潛力。IGZO 材料對曝光過程中的電子束損傷較為敏感，科研團隊通過控制曝光劑量與掃描方式，減少電子束與材料的相互作用對薄膜性能的影響。利用器件測試平臺，對比不同曝光參數(shù)下晶體管的電學性能，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的曝光工藝能使器件的開關比提升一定幅度，閾值電壓穩(wěn)定性也有所改善。這項應用探索不僅拓展了電子束曝光的技術場景，也為新型顯示器件的高精度制備提供了技術支持。深圳高分辨電子束曝光實驗室電子束曝光與電鏡聯(lián)用實現(xiàn)納米器件的原位加工、表征一體化平臺。

研究所將電子束曝光技術應用于生物傳感器的微納電極制備中，探索其在跨學科領域的應用。生物傳感器的電極尺寸與間距會影響檢測靈敏度，科研團隊通過電子束曝光制備納米級間隙的電極對，研究間隙尺寸與生物分子檢測信號的關系。利用電化學測試平臺，對比不同電極結構的檢測限與響應時間，發(fā)現(xiàn)納米間隙電極能明顯提升對特定生物分子的檢測靈敏度。這項研究展示了電子束曝光技術在交叉學科研究中的應用潛力，為生物醫(yī)學檢測器件的發(fā)展提供了新思路。圍繞電子束曝光的能量分布模擬與優(yōu)化，科研團隊開展了理論與實驗相結合的研究。通過蒙特卡洛方法模擬電子束在抗蝕劑與半導體材料中的散射過程，預測不同能量下的電子束射程與能量沉積分布，指導曝光參數(shù)的設置。

圍繞電子束曝光在半導體激光器腔面結構制備中的應用，研究所進行了專項攻關。激光器腔面的平整度與垂直度直接影響其出光效率與壽命，科研團隊通過控制電子束曝光的劑量分布，在腔面區(qū)域制備高精度掩模，再結合干法刻蝕工藝實現(xiàn)陡峭的腔面結構。利用光學測試平臺，對比不同腔面結構的激光器性能，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的腔面使器件的閾值電流降低，斜率效率有所提升。這項研究充分發(fā)揮了電子束曝光的納米級加工優(yōu)勢，為高性能半導體激光器的制備提供了工藝支持，相關成果已應用于多個研發(fā)項目。電子束曝光通過仿生微結構設計實現(xiàn)太陽能海水淡化系統(tǒng)性能躍升。

電子束曝光中的新型抗蝕劑如金屬氧化物（氧化鉿）正面臨性能挑戰(zhàn)。其高刻蝕選擇比（硅:100:1）但靈敏度為10mC/cm2。研究通過鈰摻雜和預曝光烘烤（180°C/2min）提升氧化鉿膠靈敏度至1mC/cm2，圖形陡直度達89°±1。在5納米節(jié)點FinFET柵極制作中，電子束曝光應用這類抗蝕劑減少刻蝕工序，平衡靈敏度和精度需求。操作電子束曝光時，基底導電處理是關鍵步驟：絕緣樣品需旋涂50nm導電聚合物（如ESPACER300Z）以防電荷累積。熱漂移控制通過±0.1℃恒溫系統(tǒng)和低溫樣品臺實現(xiàn)。大尺寸拼接采用激光定位反饋策略，如100μm區(qū)域分9次曝光（重疊10μm），將套刻誤差從120nm降至35nm。優(yōu)化參數(shù)包括劑量分區(qū)和掃描順序設置。電子束曝光確保微型核電池高輻射劑量下的安全密封。珠海AR/VR電子束曝光加工平臺

電子束曝光在微型熱電制冷器領域突破界面熱阻控制瓶頸。珠海AR/VR電子束曝光加工平臺

針對電子束曝光在異質結器件制備中的應用，科研團隊研究了不同材料界面處的圖形轉移規(guī)律。異質結器件的多層材料可能具有不同的刻蝕選擇性，團隊通過電子束曝光在頂層材料上制備圖形，再通過分步刻蝕工藝將圖形轉移到下層不同材料中，研究刻蝕時間與氣體比例對跨材料圖形一致性的影響。在氮化物 / 硅異質結器件的制備中，優(yōu)化后的工藝使不同材料層的圖形線寬偏差控制在較小范圍內，保證了器件的電學性能。科研團隊在電子束曝光設備的國產化適配方面進行了探索。為降低對進口設備的依賴，團隊與國內設備廠商合作，測試國產電子束曝光系統(tǒng)的性能參數(shù)，針對第三代半導體材料的需求提出改進建議。通過調整設備的控制軟件與硬件參數(shù)，使國產設備在 6 英寸晶圓上的曝光精度達到實用要求，與進口設備的差距縮小了一定比例。珠海AR/VR電子束曝光加工平臺