Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions

Nye Produktion Teknik Producerer Chip funktioner så lille som 10 nm

Published on September 1, 2011 at 9:57 AM

Fremstillingen af ​​nanoskala apparater - transistorer i computerchips, optikken i kommunikation chips, den mekaniske systemer i biosensorer og i mikrofluid og micromirror chips - stadig afhænger overvældende på en teknik kendt som fotolitografi. Men i sidste ende, er størrelsen af ​​de enheder, fotolitografi kan producere er begrænset af den meget lysets bølgelængde. Som nanodevices bliver mindre, vil de kræve nye fabrikationsmetoder.

I et par af de seneste papirer, forskere på MIT , Research Laboratory for elektronik og Singapores Engineering Agentur for Videnskab har Teknologi og Forskning (A * STAR) viste en ny teknik, der kunne producere chip funktioner kun 10 nanometer - eller cirka 30 atomer - på tværs. Forskerne bruge de eksisterende metoder til at indskyde smalle søjler af plast på en chip overflade, så de få søjler til at kollapse i forudbestemte retninger, som dækker chippen med indviklede mønstre.

Den RLE Forskerne kan også styre sammenbruddet i nanoskala 'mure,' prægning lige linier på en chip - eller, som i dette tilfælde, gengiver MIT logo.

Ironisk nok, det arbejde var en udløber af forskningen forsøger at forhindre et sammenbrud i nanopillars. "Kollaps af strukturer er en af ​​de store problemer, litografi ned på den 10-nanometer-niveau vil stå over for," siger Karl Berggren, den Emanuel E. Landsman (1958) Associate Professor of Electrical Engineering and Computer Science, der ledede det nye arbejde. "Strukturelt, disse ting er ikke så stive på denne længdeskala. Det er mere som at forsøge at få et hår til at stå op. Det er bare ønsker at floppe over." Berggren og hans kolleger var gådefuldt over problemet, når han siger, gik det op for dem, at "hvis vi ikke kan ende med at slå det, måske vi kan bruge det."

Status quo

Med fotolitografi, er chips bygget op i lag, og efter hvert lag er deponeret, er det dækket med et lysfølsomt materiale, kaldet en modstand. Lyset skinner gennem en intrikate mønstrede stencil - kaldet en maske - udsætter dele af modstand, men ikke andre, meget den måde lys, der skinner gennem et fotografisk negativ udsætter fotopapir. De udsatte dele af resistoverfladen hærde, og resten er fjernet. Den del af chip ubeskyttet som modstår er derefter ætset væk, som regel ved en syre eller plasma; de resterende modstand fjernes, og hele processen gentages.

Størrelsen af ​​de funktioner, ætset ind i chippen er begrænset, dog af den anvendte bølgelængde af lys, og chip-producenter er allerede butting op mod grænserne for synligt lys. Et muligt alternativ er at bruge snævert fokuserede stråler af elektroner - eller e-stråler - at afsløre modstå. Men e-bjælker må ikke udsættes hele chip på en gang, den måde lys gør, i stedet, de har til at scanne hen over overfladen af ​​chippen en række ad gangen. Det gør e-beam litografi langt mindre effektive end fotolitografi.

Ætsning en søjle ind i modstand, og på den anden side kræver fokusering en e-beam på kun en enkelt plet. Scattering sparsomme søjler på tværs af chippen, og giver dem mulighed for at kollapse i mere komplekse mønstre kan dermed øge effektiviteten af ​​e-beam litografi.

Laget af modstå deponeret i e-beam litografi er så tynd, at der efter den ueksponerede modstå er blevet skyllet væk, den væske, der naturligvis stadig bag er nok til at oversvømme den søjler. Da væsken fordamper og søjlerne opstår, overfladespændingen af ​​væsken tilbage mellem søjlerne får dem til at kollapse.

Kom ujævne

I den første af de to papirer, der blev offentliggjort sidste år i tidsskriftet Nano Letters, viste Berggren og Huigao Duan, en besøgende studerende fra Lanzhou Universitet i Kina, at når to søjler er meget tæt på hinanden, vil de bryde sammen mod hinanden. I et opfølgende papir, også optræder i september-5 udgave af nanoteknologiske tidsskriftet Lille, Berggren, Duan (nu A * STAR) og Joel Yang (som gjorde sit ph.d.-arbejde med Berggren, sammenføjning A * STAR efter eksamen i 2009) viser, at ved at styre formen af ​​isolerede søjler, kan de få dem til at kollapse, uanset på hvilken retning, de vælger.

Mere specifikt vil lidt udfladning ene side af søjle få det til at kollapse i den modsatte retning. Forskerne har ingen ide om hvorfor, Berggren siger: Når de er udklækket ideen om asymmetrisk søjler, de forventede dem til at kollapse mod den flade side, sådan et træ har en tendens til at falde sammen i retning af den økse, der er slående det. I forsøg, vil den delvist flade søjler sammenbrud i den ønskede retning med omkring 98 procent pålidelighed. "Det er ikke acceptabelt fra et industrielt perspektiv," Berggren siger, "men det er sikkert fint som udgangspunkt i en teknisk demonstration."

I øjeblikket har den teknik har sine begrænsninger. Space søjlerne for tæt sammen, og de vil bryde sammen mod hinanden, uanset deres form. Det begrænser udvalg af mønstre, at teknikken kan producere på chips med strukturer pakket tæt sammen, som de er på computerchips.

Men ifølge Joanna Aizenberg, kan den Amy Smith Berylson professor i Materials Science på Harvard University, de applikationer, hvor teknikken vil vise sig mest nyttig ikke have forestillet sig endnu. "Det kan åbne vejen til at skabe strukturer, der var bare ikke muligt før," Aizenberg siger. "De er ikke i produktion endnu, fordi ingen vidste, hvordan man laver dem."

Selvom Berggren og hans kolleger ikke vidste det, når de begyndte deres egne eksperimenter, i flere år Aizenberg gruppe har været ved hjælp af kontrolleret sammenbrud af strukturer på mikrometer skala for at producere materialer med nye optiske egenskaber. Men "særligt interessante programmer ville komme fra denne sub-100-nanometer skala," Aizenberg siger. "Det er en virkelig forbløffende niveau af kontrol over nanostruktur forsamling, som Karl gruppe har opnået."

Last Update: 10. October 2011 07:06

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit