Imec демонстрира първото производство на полупроводникови нанопори върху силициева пластина с помощта на EUV литография

16.12.2025   |   Начало»Проекти

Редактор
Мира Станкова

Редактор
Мира Станкова

Imec представи първото успешно мащабируемо производство на полупроводникови (solid-state) нанопори на ниво силициева пластина чрез използване на екстремна ултравиолетова (EUV) литография по време на тазгодишната конференция IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM 2025). Solid-state нанопорите се утвърждават като мощен инструмент за молекулярна диагностика, но все още не са комерсиализирани. Доказването на концепцията представлява ключова стъпка към тяхното рентабилно (масово) производство.

Нанопорите са малки отвори с ширина само няколко нанометра, оформени в мембрани от силициев нитрид. Когато са потопени във флуидна среда и свързани с електроди, те позволяват преминаването на единични молекули, като генерират електрически сигнали, които могат да бъдат анализирани в реално време. Тъй като размерът на порите може да се контролира прецизно, те предлагат широк спектър от приложения: от идентификация на вируси до анализ на ДНК и протеини. Този безмаркерен метод за детекция на единични молекули е ключов за диагностиката от следващо поколение, протеомиката, геномиката и дори за приложения в областта на молекулярното съхранение на данни.

От своя страна биологичните нанопори, образувани от протеини в липидни мембрани, вече направиха възможни комерсиални платформи за секвениране, но са ограничени от проблеми със стабилността и интеграцията. Твърдотелните нанопори преодоляват тези ограничения благодарение на своята механична устойчивост, настройваемост и съвместимост със стандартното полупроводниково производство, което ги прави подходящи за мащабируема, високоефективна детекция. Постигането на нанометрова прецизност и еднородност на твърдотелни пори върху големи площи обаче остава сериозно предизвикателство. Съществуващите производствени методи често са бавни и ограничени до лабораторна среда, което забавя широкото им внедряване в сензорни приложения.

В нова научна публикация, представена на IEDM 2025, Imec съобщава за успешно производство на еднородни нанопори с диаметър до приблизително 10 nm върху цели 300 mm полупроводникови пластини. Екипът комбинира EUV литография чрез техника за ецване с дистанционни слоеве, за да постигне нанометрова прецизност и висока възпроизводимост - две дългогодишни предизвикателства в технологията на нанопорите.

Технологичен скок

Нанопорите са интегрирани в мембрани от силициев нитрид и са електрически характеризирани във водна среда. Експерименти с транслокация на ДНК фрагменти потвърждават високо съотношение сигнал/шум и отлично омокряне, като по този начин валидират сензорните характеристики на нанопорите при работа с биологичен материал.

"Imec е в уникална позиция да направи този технологичен скок. Ние прилагаме EUV литография - традиционно използвана при памет и логически схеми - в областта на биомедицината. Използвайки нашата литографска инфраструктура, показахме, че твърдотелните нанопори могат да се произвеждат в мащаб с прецизността, необходима за молекулярна диагностика. Това отваря пътя към високопроизводителни масиви от биосензори за здравеопазването и отвъд него", обясни Ашеш Рей Чаудхури, водещ автор и ръководител на научния проект в Imec.

В бъдеще това постижение може да ускори развитието на бързата диагностика, персонализираната медицина и молекулярното профилиране. Въз основа на EUV нанопорите Imec в момента разработва модулна система за отчитане със скалируеми флуидни системи като платформа за разработка на химични решения, предназначени за реални приложения. Екипът кани разработчици на биологични инструменти да използват тази платформа за тестване на свои концепции и изисквания.

На IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) 2026 ще бъде представена публикацията "A 256-Channel Event-Driven Readout for Solid-State Nanopore Single-Molecule Sensing with 193 pArms Noise in a 1 MHz Bandwidth", която демонстрира доказателство за концепция на ASIC система за отчитане, разработена от Imec, насочена към следващо поколение специализирани полупроводникови нанопори.

Ключови думи: Imec   EUV литография   нанопори  

Област: Електроника