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

Νέα τεχνική κατασκευής Παράγει Chip Χαρακτηριστικά τόσο μικρές όσο 10nm

Published on September 1, 2011 at 9:57 AM

Η κατασκευή νανοκλίμακα συσκευές - το τρανζίστορ σε τσιπ υπολογιστών, την οπτική επικοινωνία σε μάρκες, τα μηχανικά συστήματα σε βιοαισθητήρες και microfluidic και μικροκαθρέπτες τσιπ - εξακολουθεί να εξαρτάται κατά κύριο λόγο σε μια τεχνική γνωστή ως φωτολιθογραφία. Αλλά τελικά, το μέγεθος των συσκευών που μπορούν να παράγουν φωτολιθογραφία περιορίζεται από το πολύ μήκος κύματος του φωτός. Όπως νανοσυσκευές μικραίνουν, θα απαιτούν νέες μεθόδους κατασκευής.

Σε ένα ζευγάρι των πρόσφατων εγγράφων, οι ερευνητές στο ΜΙΤ Ερευνητικό Εργαστήριο του Οργανισμού Μηχανικών Ηλεκτρονικών και της Σιγκαπούρης για την Επιστήμη, την Τεχνολογία και Έρευνας (A * STAR) έχουν καταδείξει μια νέα τεχνική που θα μπορούσε να παράγει chip διαθέτει μόλις 10 νανόμετρα - ή περίπου 30 άτομα - απέναντι. Οι ερευνητές χρησιμοποιούν τις υπάρχουσες μεθόδους για να καταθέσετε τα στενά πυλώνες των πλαστικών στην επιφάνεια ενός chip? Τότε που προκαλούν οι πυλώνες να καταρρεύσει σε προκαθορισμένες κατευθύνσεις, που καλύπτουν το τσιπ με περίπλοκα σχέδια.

Η RLE ερευνητές μπορούν να ελέγχουν επίσης την κατάρρευση της νανοκλίμακας «τείχη,« αποτύπωση ευθείες γραμμές σε ένα τσιπ - ή, όπως εν προκειμένω, την αναπαραγωγή του λογότυπου του MIT.

Κατά ειρωνικό τρόπο, το έργο ήταν ένα παρακλάδι της έρευνας προσπαθεί να αποτρέψει την κατάρρευση του nanopillars. «Κατάρρευση των δομών είναι ένα από τα μεγάλα προβλήματα που λιθογραφία κάτω στο επίπεδο των 10 νανομέτρων θα αντιμετωπίσει», λέει ο Καρλ Μπέργκρεν, ο Emanuel E. Landsman (1958) Αναπληρωτής Καθηγητής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Επιστήμης Υπολογιστών, ο οποίος ηγήθηκε το νέο έργο. "Δομικά, αυτά τα πράγματα δεν είναι τόσο άκαμπτο σε αυτήν την κλίμακα μήκους. Είναι περισσότερο σαν να προσπαθεί να πάρει μια τρίχα να σηκωθεί. Θέλει απλώς να flop πάνω." Μπέργκρεν και οι συνεργάτες του ήταν αινιγματικός για το πρόβλημα, όταν, λέει, έγινε φανερό, ότι «αν δεν μπορούμε να καταλήξουμε ξυλοδαρμό αυτό, ίσως μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε."

Καθεστώς

Με φωτολιθογραφία, τσιπ είναι χτισμένη πάνω σε στρώματα, και μετά από κάθε στρώμα έχει κατατεθεί, είναι καλυμμένο με ένα φωτοευαίσθητο υλικό που ονομάζεται αντισταθεί. Φως λάμπει μέσα από ένα περίπλοκα με σχέδια stencil - που ονομάζεται μάσκα - εκτίθενται τμήματα από το φωτογραφικό χαρτί αντισταθεί, αλλά όχι τους άλλους, πολύ το φως τρόπο λάμπει μέσα από ένα φωτογραφικό αρνητικό εκθέτει. Τα εκτεθειμένα μέρη του αντισταθεί σκληραίνουν, και το υπόλοιπο αφαιρείται. Το μέρος του τσιπ απροστάτευτοι από την αντιστέκονται στη συνέχεια χαραγμένο μακριά, συνήθως από ένα οξύ ή το πλάσμα? Το υπόλοιπο αντισταθεί αφαιρείται? Και η όλη διαδικασία επαναλαμβάνεται.

Το μέγεθος των χαρακτηριστικών χαραγμένο στο τσιπ είναι περιορισμένη, ωστόσο, χρησιμοποιείται από το μήκος κύματος του φωτός, και chipmakers έχουν ήδη σας διακόπτω αντιμέτωποι με τα όρια του ορατού φωτός. Μια πιθανή εναλλακτική λύση είναι η χρήση περιορισμένης εμβέλειας δέσμες ηλεκτρονίων - ή e-δοκάρια - για να αποκαλύψετε το αντισταθεί. Όμως, e-δοκάρια δεν εκθέτουν το σύνολο τσιπ με τη μία, το φως τρόπο κάνει? Αντ 'αυτού, θα πρέπει να σαρώσει όλη την επιφάνεια του τσιπ μιας γραμμής κάθε φορά. Αυτό κάνει e πορείας λιθογραφία πολύ λιγότερο αποδοτική από ό, τι φωτολιθογραφία.

Χαλκογραφία σε έναν από τους πυλώνες της αντιστέκονται, από την άλλη πλευρά, απαιτεί την εστίαση ένα e πορείας σε ένα μόνο σημείο. Σκέδαση αραιές πυλώνες σε όλη την chip και επιτρέποντάς τους να καταρρέουν σε πιο πολύπλοκα σχήματα θα μπορούσε να αυξήσει έτσι την αποτελεσματικότητα της λιθογραφίας ηλεκτρονικής δέσμης.

Το στρώμα του αντισταθεί κατατεθεί στη λιθογραφία ηλεκτρονικής δέσμης είναι τόσο λεπτή ότι, μετά την μη εκτεθειμένα αντισταθεί έχει φύγει, το υγρό που φυσικά παραμένει πίσω είναι αρκετή για να βυθιστεί στο νερό των πυλώνων. Καθώς προβάλλουν το υγρό εξατμίζεται και τους πυλώνες, η επιφανειακή τάση του υγρού που απομένει μεταξύ των πυλώνων κάνει να καταρρεύσει.

Να πάρει άνιση

Στο πρώτο από τα δύο έγγραφα, που δημοσιεύθηκε πέρυσι στο περιοδικό Nano Letters, Μπέργκρεν και Huigao Duan, επισκέπτης φοιτητής από Lanzhou Πανεπιστήμιο στην Κίνα, έδειξαν ότι όταν δύο πυλώνες είναι πολύ κοντά η μία στην άλλη, θα καταρρεύσουν προς το άλλο. Στη συνέχεια το χαρτί, που περιλαμβάνεται στο 5 Σεπτέμβρη θέμα της νανοτεχνολογίας περιοδικό Μικρό, Μπέργκρεν, Duan (τώρα στο A * STAR) και Joel Γιανγκ (που έκανε τη διδακτορική του διατριβή με Μπέργκρεν, ενώνει επίσης A STAR * μετά την αποφοίτησή του σε 2009) δείχνουν ότι από τον έλεγχο του σχήματος των απομονωμένων πυλώνες, μπορούν να πάρουν τους να καταρρέουν σε όποια κατεύθυνση που επιλέγουν.

Ειδικότερα, ελαφρώς ισοπέδωση μία πλευρά του άξονα θα το αναγκάσει να καταρρεύσει προς την αντίθετη κατεύθυνση. Οι ερευνητές δεν έχουν ιδέα γιατί, Μπέργκρεν λέει: Όταν εκκολαφθεί την ιδέα των ασύμμετρων πυλώνες, που αναμένεται να καταρρεύσει προς την επίπεδη πλευρά, ο τρόπος με ένα δέντρο τείνει να καταρρεύσει προς την κατεύθυνση της το τσεκούρι αυτό είναι εντυπωσιακό. Στα πειράματα, οι εν μέρει ισοπέδωσε πυλώνες θα καταρρεύσει κατά την προβλεπόμενη για με περίπου 98 τοις εκατό αξιοπιστία. "Αυτό δεν είναι αποδεκτό από μια βιομηχανική προοπτική», λέει ο Μπέργκρεν, "αλλά είναι σίγουρα πρόστιμο ως σημείο εκκίνησης σε μια τεχνική επίδειξη."

Προς το παρόν, η τεχνική έχει τα όριά της. Space τους πυλώνες πολύ κοντά μεταξύ τους, και θα καταρρεύσουν προς το άλλο, δεν έχει σημασία το σχήμα τους. Αυτό περιορίζει το φάσμα των μοντέλων που η τεχνική μπορεί να παράγει σε μάρκες με τις δομές που συμπιέζεται καλά μαζί, καθώς είναι σε τσιπ υπολογιστών.

Αλλά σύμφωνα με Joanna Aizenberg, η Amy Smith Berylson Καθηγητής Επιστήμης των Υλικών στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, οι εφαρμογές όπου η τεχνική θα αποδειχθεί πιο χρήσιμο μπορεί να μην έχουν φανταστεί ακόμα. "Μπορεί να ανοίξει το δρόμο για τη δημιουργία των δομών που ήταν όχι μόνο είναι δυνατόν, πριν", λέει ο Aizenberg. "Είναι όχι στην κατασκευή ακόμη, επειδή κανείς δεν ήξερε πώς να τις κάνουμε."

Αν και Μπέργκρεν και οι συνάδελφοί του δεν το ήξερε όταν άρχισαν τα δικά τους πειράματα, εδώ και αρκετά χρόνια ομάδα Aizenberg έχει με την ελεγχόμενη κατάρρευση των δομών σε κλίμακα μικρομέτρου να παράγει υλικά με νέες οπτικές ιδιότητες. Όμως «ιδιαίτερα ενδιαφέρουσες εφαρμογές θα προέρχεται από αυτή την κλίμακα υπο-100-νανομέτρων," λέει ο Aizenberg. «Είναι ένα πραγματικά εκπληκτικό επίπεδο ελέγχου της Γενικής Συνέλευσης των νανοδομή ότι η ομάδα Karl έχει επιτευχθεί."

Last Update: 3. October 2011 08:43

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