半导体制造的核心材料——极紫外（EUV）光刻胶技术迎来重大国产突破！清华大学许华平教授团队的最新研究成果，为打破国际垄断、攻克7nm以下先进制程提供了关键材料解决方案。
近日，清华大学官网报道了该校化学系许华平教授团队在《科学进展》（Science Advances）期刊上发表的重要研究成果。该团队成功研发出一种基于聚碲氧烷（Polytelluoxane, PTeO） 的全新型极紫外（EUV）光刻胶材料。 这项研究直击当前EUV光刻胶技术的核心痛点，通过巧妙的材料设计路径，实现了多项关键性能的同步优化，被评价为“EUV光刻胶的理想配方”。 传统EUV光刻胶在面向7nm及以下更先进制程时，面临着灵敏度不足、材料均一性差、随机缺陷多、线宽粗糙度大等难题。同时，我国在该领域长期被“卡脖子”，高端EUV光刻胶几乎完全依赖进口。 清华大学团队的创新之处在于： ▶ 引入高吸收碲（Te）元素 碲元素对EUV光具有极高的吸收截面（据研究，可达传统材料的10倍）。这极大提升了光刻胶的光敏效率，有效缓解了对超高亮度EUV光源的依赖，这对我国当前光源技术的发展尤为重要。 ▶ 采用主链断裂机制 传统光刻胶靠“酸扩散”显影，像用毛笔写字，总有一圈毛刺，聚碲氧烷走“主链直接断裂”路线，相当于用激光刻字，边缘干净利落。实验显示，同样剂量下，传统叫出现40nm毛边，PTeO只有2nm，芯片良品率肉眼可见地飙升。 ▶实现分子级均一性 聚碲氧烷的单组分小分子结构设计，克服了传统光刻胶中金属团簇分布不均导致的随机缺陷问题，材料本身具有优异的均一性，有助于降低芯片制造缺陷率，提高良品率。 图：聚碲氧烷分子结构示意图（概念图，来自清华大学官网） 据悉，北京某12英寸线已在小规模导入PTeO胶，首批wafer将在9月流片。据透露，验证机台还是ASML，但剂量从45mJ/cm²降到13mJ/cm²，产能相当于白捡两台光刻机。 这项突破性研究对我国半导体产业具有重大战略意义： ▶打破国际垄断，实现材料自主可控 当前全球超过90%的高端光刻胶市场被日本JSR、信越化学和美国陶氏等巨头垄断。聚碲氧烷作为全新的原创设计路线，绕开了国外企业在传统化学放大光刻胶（CAR）领域构筑的严密专利壁垒（例如JSR拥有超过2000项相关专利），为我国实现EUV光刻胶的国产替代开辟了现实路径。 ▶攻克7nm以下核心痛点 其高灵敏度、高分辨率、高均一性的特点，正是解决7nm及以下先进制程中随机缺陷、线宽粗糙度等核心挑战的关键，为国产先进工艺发展提供了关键材料支撑。 ▶缓解设备与光源压力 高光敏特性意味着在相同图案精度要求下，可以降低对光刻机曝光剂量的需求。这不仅降低了制造成本，也为国产EUV光刻机（如上海微电子）的发展提供了更宽松的材料适配窗口和时间。同时，碲元素的高吸收特性也部分弥补了国产EUV光源在亮度上可能存在的不足。 ▶保障供应链安全 碲元素在我国储量相对丰富（约占全球24%），避免了依赖进口铪、锡等稀有金属的风险，材料来源更具安全保障。 ▶降低制造成本 高灵敏度直接减少了生产所需的曝光剂量，有助于显著降低晶圆制造成本。 清华大学许华平团队在聚碲氧烷EUV光刻胶上的突破，不仅有望解决我国在该领域长期面临的“卡脖子”难题，更通过底层材料的原始创新，为国产半导体产业链在7nm及以下先进制程的全球竞争中，赢得了至关重要的技术支点。这项成果标志着我国在高端半导体核心材料自主化的道路上迈出了坚实一步，将有力加速整个产业链的自主可控进程。正如许华平在采访中说到的“如果18nm是今天，1nm就是明天。材料人的任务，是让物理极限追着我们跑。”当聚碲氧烷真正走下产线，被刻出的将不止更精密的晶体管，还有中国半导体人心里那束不再被“卡脖子”的光。 来源：广东功能膜材料工业设计研究院
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