量產固態納米孔成為可能：imec利用EUV光刻取得關鍵突破！

在今年的IEEE國際電子器件會議(IEDM 2025)上，世界領先的先進半導體技術研發創新中心imec首次成功展示了利用極紫外(EUV)光刻技術在晶圓級上制備固態納米孔的成果。固態納米孔正逐漸成為分子傳感領域的強大工具，但尚未實現商業化。此次概念驗證是實現其低成本(大規模)生產的關鍵一步。

納米孔是蝕刻在氮化硅膜上的微小孔洞，寬度僅為幾納米。當浸入液體中并連接到電極時，單個分子可以通過這些孔洞，產生可實時分析的電信號。由于孔徑易于調節，納米孔的應用范圍十分廣泛，從病毒鑒定到DNA和蛋白質分析均可勝任。這種無需標記的單分子檢測方法是下一代診斷、蛋白質組學、基因組學乃至分子數據存儲應用的關鍵。

另一方面，由脂質膜中的蛋白質形成的生物納米孔已應用于商業測序平臺，但其穩定性及集成性仍面臨挑戰。固態納米孔憑借其穩健性、可調控性和與半導體制造的兼容性克服了這些限制，使其成為可擴展、高通量傳感的理想選擇。然而，在大面積范圍內實現納米級精度和均勻性的固態納米孔仍然是一個挑戰。目前的制造方法通常速度較慢且僅限于實驗室環境，這阻礙了其在傳感應用中的廣泛應用。

在IEDM  2025會議上發表的一篇新論文中，imec報告稱成功在整片300mm晶圓上制備了直徑小至約10nm的高度均勻納米孔。該團隊將極紫外光刻技術與基于間隔層的刻蝕技術相結合，實現了納米級的精度和可重復性——這兩項長期以來一直是納米孔技術領域的挑戰。

將納米孔嵌入氮化硅膜中，并在水性環境中對其進行電學表征。利用DNA片段進行的易位實驗也證實了其具有高信噪比和優異的潤濕性能，驗證了納米孔對生物材料的傳感性能。

“imec擁有得天獨厚的優勢來實現這一飛躍。我們可以將傳統上用于存儲器和邏輯電路的極紫外光刻技術應用于生命科學領域。通過利用我們的光刻基礎設施，我們已經證明可以大規模制造出滿足分子傳感所需精度的固態納米孔，”  imec研發項目經理兼第一作者Ashesh Ray Chaudhuri表示?！斑@為醫療保健及其他領域的高通量生物傳感器陣列打開了大門。”

展望未來，這項技術有望實現快速診斷、個性化醫療和分子指紋識別?；跇O紫外納米孔技術的進步，imec  目前正在開發一種模塊化讀出系統，該系統采用可擴展的流體控制技術，旨在為相關應用的化學開發提供平臺。imec  團隊誠邀生命科學工具開發者使用該平臺來測試他們的概念和需求。

在 2026 年 IEEE 國際固態電路會議 (ISSCC) 上，將發表論文“用于固態納米孔單分子傳感的 256 通道事件驅動讀出，在 1 MHz 帶寬內具有 193 pArms 噪聲”，展示 imec 開發的概念驗證 ASIC 讀出，以支持下一代定制納米孔。

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