麻薩諸塞大學阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）的科學家利用雷射和超透鏡，實現了晶片層之間原子級精度對準。這項成果不僅有望為 3D 多晶片設計整合開闢了新猷，同時也為其他領域的感測應用帶來了無限可能。
在當今的晶片製造中，套刻精度（即晶片各層之間的精確對準）是至關重要的。現有的晶片製造工具主要依賴先進的光學計量、對準標記和閉環控制系統來執行套刻操作。然而，這些方法存在一些局限性，例如無法同時聚焦於間距較大的層，以及解析度限制約為2-2.5奈米，這可能導致在重新聚焦和定位過程中產生潛在的不準確性。
▲ 左圖是使用同心超透鏡做為對準標記，堆疊半導體層。右圖是光線穿過這些標記投射出全像圖。鏡頭的對準或錯位決定了全像圖的外觀。（Source：麻薩諸塞大學阿默斯特分校）
有鑑於此，研究人員利用特製的同心超透鏡，放置在晶片表面。當用雷射照射時，這些超透鏡會產生全像干涉圖案。透過分析這些模式，研究人員可以確定兩個晶片層之間的錯位程度，包括所有三個空間軸上的位移方向和精確量。
這項技術展現了驚人的精度，能夠檢測到小至0.017奈米的橫向錯位和小至0.134奈米的垂直偏差。這遠遠超越了他們最初設定的100奈米精度目標，也超越了光學顯微鏡的解析度。
除了晶片製造領域，這項雷射全像技術也具有廣泛的應用前景，例如製作位移感測器，透過測量表面或元件的微小移動，可以間接測量各種物理量。任何涉及運動的現象，像是振動、熱量變化、加速度，理論上都可以透過這種方法追蹤。這為環境監測、工業自動化、生物醫學診斷等領域提供了全新的可能性，有望帶來更靈敏、更精確的感測解決方案。
研究已刊載於《自然通訊》期刊。
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（首圖來源：shutterstock）
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