廣東省科學(xué)院半導(dǎo)體研究所依托其微納加工平臺(tái)的先進(jìn)設(shè)備，在電子束曝光技術(shù)研發(fā)中持續(xù)發(fā)力。該平臺(tái)配備的高精度電子束曝光系統(tǒng)，具備納米級(jí)分辨率，可滿足第三代半導(dǎo)體材料微納結(jié)構(gòu)制備的需求。科研團(tuán)隊(duì)針對(duì)氮化物半導(dǎo)體材料的特性，研究電子束能量與曝光劑量對(duì)圖形轉(zhuǎn)移精度的影響，通過調(diào)整加速電壓與束流參數(shù)，在 2-6 英寸晶圓上實(shí)現(xiàn)了亞微米級(jí)圖形的穩(wěn)定制備。借助設(shè)備總值逾億元的科研平臺(tái)，團(tuán)隊(duì)能夠?qū)ζ毓夂蟮膱D形進(jìn)行精細(xì)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(xiàng)實(shí)用技術(shù)參數(shù)。人才團(tuán)隊(duì)利用電子束曝光技術(shù)研發(fā)新型半導(dǎo)體材料。珠海AR/VR電子束曝光加工平臺(tái)

研究所將電子束曝光技術(shù)應(yīng)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(lǐng)域的應(yīng)用潛力。IGZO 材料對(duì)曝光過程中的電子束損傷較為敏感，科研團(tuán)隊(duì)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(duì)薄膜性能的影響。利用器件測(cè)試平臺(tái)，對(duì)比不同曝光參數(shù)下晶體管的電學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的曝光工藝能使器件的開關(guān)比提升一定幅度，閾值電壓穩(wěn)定性也有所改善。這項(xiàng)應(yīng)用探索不僅拓展了電子束曝光的技術(shù)場(chǎng)景，也為新型顯示器件的高精度制備提供了技術(shù)支持。深圳高分辨電子束曝光實(shí)驗(yàn)室電子束曝光與電鏡聯(lián)用實(shí)現(xiàn)納米器件的原位加工、表征一體化平臺(tái)。

研究所將電子束曝光技術(shù)應(yīng)用于生物傳感器的微納電極制備中，探索其在跨學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用。生物傳感器的電極尺寸與間距會(huì)影響檢測(cè)靈敏度，科研團(tuán)隊(duì)通過電子束曝光制備納米級(jí)間隙的電極對(duì)，研究間隙尺寸與生物分子檢測(cè)信號(hào)的關(guān)系。利用電化學(xué)測(cè)試平臺(tái)，對(duì)比不同電極結(jié)構(gòu)的檢測(cè)限與響應(yīng)時(shí)間，發(fā)現(xiàn)納米間隙電極能明顯提升對(duì)特定生物分子的檢測(cè)靈敏度。這項(xiàng)研究展示了電子束曝光技術(shù)在交叉學(xué)科研究中的應(yīng)用潛力，為生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)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(tuán)隊(duì)開展了理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究。通過蒙特卡洛方法模擬電子束在抗蝕劑與半導(dǎo)體材料中的散射過程，預(yù)測(cè)不同能量下的電子束射程與能量沉積分布，指導(dǎo)曝光參數(shù)的設(shè)置。

圍繞電子束曝光在半導(dǎo)體激光器腔面結(jié)構(gòu)制備中的應(yīng)用，研究所進(jìn)行了專項(xiàng)攻關(guān)。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(tuán)隊(duì)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(jié)合干法刻蝕工藝實(shí)現(xiàn)陡峭的腔面結(jié)構(gòu)。利用光學(xué)測(cè)試平臺(tái)，對(duì)比不同腔面結(jié)構(gòu)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(xiàng)研究充分發(fā)揮了電子束曝光的納米級(jí)加工優(yōu)勢(shì)，為高性能半導(dǎo)體激光器的制備提供了工藝支持，相關(guān)成果已應(yīng)用于多個(gè)研發(fā)項(xiàng)目。電子束曝光通過仿生微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)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(yù)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(dá)89°±1。在5納米節(jié)點(diǎn)FinFET柵極制作中，電子束曝光應(yīng)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(shí)，基底導(dǎo)電處理是關(guān)鍵步驟：絕緣樣品需旋涂50nm導(dǎo)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(tái)實(shí)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(shè)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(tái)

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

針對(duì)電子束曝光在異質(zhì)結(jié)器件制備中的應(yīng)用，科研團(tuán)隊(duì)研究了不同材料界面處的圖形轉(zhuǎn)移規(guī)律。異質(zhì)結(jié)器件的多層材料可能具有不同的刻蝕選擇性，團(tuán)隊(duì)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(zhuǎn)移到下層不同材料中，研究刻蝕時(shí)間與氣體比例對(duì)跨材料圖形一致性的影響。在氮化物 / 硅異質(zhì)結(jié)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(nèi)，保證了器件的電學(xué)性能。科研團(tuán)隊(duì)在電子束曝光設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化適配方面進(jìn)行了探索。為降低對(duì)進(jìn)口設(shè)備的依賴，團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)設(shè)備廠商合作，測(cè)試國(guó)產(chǎn)電子束曝光系統(tǒng)的性能參數(shù)，針對(duì)第三代半導(dǎo)體材料的需求提出改進(jìn)建議。通過調(diào)整設(shè)備的控制軟件與硬件參數(shù)，使國(guó)產(chǎn)設(shè)備在 6 英寸晶圓上的曝光精度達(dá)到實(shí)用要求，與進(jìn)口設(shè)備的差距縮小了一定比例。珠海AR/VR電子束曝光加工平臺(tái)