imec展示了使用EUV光刻技术首次制造晶圆级固态纳米孔

近日，比利时微电子研究中心（imec）在2025年度IEEE国际电子器件会议（IEDM 2025）上宣布，首次利用ASML最先进的极紫外光（EUV）设备，成功实现了固态纳米孔的晶圆级制造。由于固态纳米孔正在成为分子传感的强大工具，但尚未商业化。这种概念验证是实现其成本效益（大规模）生产的关键一步。

据介绍，纳米孔是蚀刻在氮化硅膜上的微小孔洞，只有几纳米宽。当浸入流体并连接到电极时，它们允许单个分子通过，产生可以实时分析的电信号。由于孔径可以很容易地调节，它们提供了广泛的应用，从病毒鉴定到DNA和蛋白质分析。这种无标记的单分子检测方法是下一代诊断、蛋白质组学、基因组学甚至分子数据存储应用的关键。

另一方面，由脂质膜中的蛋白质形成的生物纳米孔使商业测序平台成为可能，但它们受到稳定性和整合挑战的限制。固态纳米孔克服了这些局限性，具有鲁棒性、可调性和与半导体制造的兼容性，使其成为可扩展、高通量传感的理想选择。但是，在大面积的固态孔隙中实现纳米级的精度和均匀性仍然是一个挑战。目前的制造技术通常很慢，并且仅限于实验室，这推迟了它们在传感应用中的广泛使用。

在IEDM 2025上发表的一篇新论文中，imec报告了在整个300mm晶圆上成功制备直径低至约10nm且高度均匀的纳米孔。该团队将EUV光刻与基于间隔物的蚀刻技术相结合，以实现纳米级的精度和可重复性，这是纳米孔技术中的两个长期挑战。

纳米孔嵌入氮化硅膜中，并在水环境中进行电学表征。DNA片段的易位实验也证实了高信噪比和优异的润湿行为，验证了纳米孔对生物材料的传感性能。

imec这项研究论文的第一作者兼研发项目经理Ashesh Ray Chaudhuri表示：“imec在实现这一飞跃方面具有独特的优势。我们可以将EUV光刻技术（传统上用于存储和逻辑）应用于生命科学。通过利用我们的光刻基础设施，我们已经证明固态纳米孔可以大规模制造，具有分子传感所需的精度。”。“这为医疗保健及其他领域的高通量生物传感器阵列打开了大门。”

展望未来，这一壮举可以实现快速诊断、个性化医疗和分子指纹识别。在EUV纳米孔技术进步的基础上，imec目前正在开发一种具有可扩展流体学的模块化读出系统，作为应用相关化学开发的平台。该团队邀请生命科学工具开发人员使用该平台测试他们的概念和要求。

在2026年IEEE国际固态电路会议（ISSCC）上，将发表题为“在1 MHz带宽内具有193 pArms噪声的固态纳米孔单分子传感的256通道事件驱动读出”的论文，展示imec开发的概念验证ASIC读出，以支持下一代定制纳米孔。