上海节能技术展关注到在半导体制造持续追求更低功耗与更高集成度的背景下，二维材料因其原子级厚度与优异电学特性被视为下一代芯片的核心材料。然而，传统制造工艺中的高温处理与有毒化学品使用严重制约了其产业化进程。近日，一项基于环保溶剂与紫外光固化的直接图案化技术为二维半导体制造提供了创新解决方案。
技术原理：绿色溶剂与光敏交联协同作用
该技术核心在于采用异丙醇作为分散介质，替代传统半导体工艺中广泛使用的氯苯、二甲苯等有毒有机溶剂。技术团队设计了特异性光敏交联剂，与二硫化钼等二维材料形成均匀分散体系。
工艺流程图：
环保浆料配制 → 基板图案涂布 → 紫外光曝光固化 → 清水冲洗定型
在紫外光照射下，交联剂分子间形成稳固的三维网络结构，将二维材料牢牢固定在基板指定区域。未参与反应的多余材料仅需清水冲洗即可去除，实现了全程无毒化处理。
性能表现：电学特性达实用化标准
基于该技术制备的二硫化钼晶体管展现出优异的电学性能：
载流子迁移率：20.2 cm²/V·s
开关比：270万
阈值电压稳定性：偏差＜5%
均匀性：晶圆级性能波动＜8%
这些指标完全满足现代芯片对低功耗、高稳定性半导体器件的要求，特别适用于未来移动设备与物联网终端的高密度集成场景。
工艺优势：低温简流程与环保特性
与传统二维材料加工技术相比，该方案具有三大核心优势：
低温环保工艺
全过程最高温度≤80℃
使用异丙醇与水作为唯一溶剂
杜绝氢氟酸、氯苯等高危化学品
极简制造流程
将传统“沉积-光刻-刻蚀”多步工艺压缩为单步图案化
工艺周期缩短约60%
材料利用率从不足40%提升至90%以上
优异兼容性
适用于硅基、玻璃、柔性聚合物等多种衬底
可实现微米级线路精度
与现有半导体产线设备良好兼容
技术对比：与传统工艺全方位提升
指标 传统工艺 新型直接图案化技术
工艺温度 300-800℃ ≤80℃
有毒化学品 必需使用 完全避免
工艺步骤 6-8步 3步
材料利用率 30-40% >90%
能耗水平 高 降低约70%
应用前景：从高性能计算到柔性电子
该技术为二维半导体在三大领域的应用扫除了制造障碍：
高密度集成电路
利用二硫化钼等材料的原子级厚度，实现3nm以下技术节点
大幅降低芯片静态功耗，延长移动设备续航
柔性电子系统
低温工艺完美匹配塑料、聚酰亚胺等柔性衬底
为可折叠显示器、电子皮肤等创新应用提供核心器件
绿色半导体制造
建立无有毒化学品排放的生产流程
大幅降低半导体制造的水资源消耗与废水处理成本
技术影响：重新定义半导体环保制造标准
这项紫外光固化直接图案化技术不仅解决了二维半导体制造中的工艺兼容性问题，更重要的是建立了一种“高性能-低成本-零污染”的半导体制造新范式。随着二维材料体系从二硫化钼拓展至硒化钨、黑磷等更多体系，该技术有望成为下一代芯片制造的通用平台工艺。
上海节能技术展了解到据行业预测，基于该技术的首代商用器件预计在2028年前问世，将在可穿戴设备、物联网传感器等场景率先实现规模化应用，为全球半导体产业向绿色低碳转型提供关键技术支撑。
来源：techxplore
如果有侵权行为，请联系删除。
