清华大学突破EUV光刻胶技术瓶颈 聚碲氧烷材料引领半导体制造革新

近日，清华大学化学系许华平教授团队在极紫外（EUV）光刻材料领域取得重大突破，成功开发出一种基于聚碲氧烷（Polytelluoxane, PTeO）的新型光刻胶。这一创新成果为先进半导体制造提供了关键材料的新设计策略，有望推动下一代EUV光刻技术的发展。

随着集成电路工艺向7nm及以下节点迈进，13.5nm波长的EUV光刻技术成为实现先进芯片制造的核心。然而，EUV光源的高反射损耗和低亮度特性对光刻胶的灵敏度、吸收效率和缺陷控制提出了严峻挑战。目前主流EUV光刻胶多依赖化学放大机制或金属敏化团簇，但这些方法往往存在结构复杂、组分分布不均、反应扩散等问题，容易引入随机缺陷，影响芯片制造的精度和良率。

许华平教授团队基于此前发明的聚碲氧烷材料，通过将高EUV吸收元素碲（Te）直接引入高分子骨架，开发出新型光刻胶。碲元素在EUV波段具有极高的吸收截面，远超传统光刻胶中的碳、氧等轻元素及锌、锆等金属元素，显著提升了光刻胶的能量利用效率。同时，Te─O键的低解离能使其在吸收EUV能量后可直接发生主链断裂，诱导溶解度变化，实现高灵敏度的正性显影。这一设计不仅简化了材料结构，还确保了分子尺度的均一性，有效降低了线边缘粗糙度（LER），从而提升光刻图案的精确度。



实验数据显示，该聚碲氧烷光刻胶在13.1 mJ/cm²的低曝光剂量下即可实现18nm线宽的高分辨率图案，线边缘粗糙度低至1.97nm，展现出优异的性能。此外，该材料无需后烘处理，合成工艺简洁，具有良好的工艺兼容性和可扩展性。

这项研究不仅为EUV光刻胶的设计提供了全新思路，也为我国在高端半导体材料领域的自主创新奠定了重要基础。相关成果已发表于国际权威期刊《科学进展》（Science Advances），并得到国家自然科学基金重点项目的支持。未来，该技术的进一步优化和产业化有望助力全球半导体制造工艺迈向更先进的制程节点。