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Nueva técnica de fabricación produce un cuadro chip tan pequeño como 10 nm

Published on September 1, 2011 at 9:57 AM

La fabricación de dispositivos a nanoescala - los transistores en los chips de ordenador, la óptica de chips de comunicaciones, los sistemas mecánicos en biosensores y en los chips de microfluidos y microespejos - sigue dependiendo mayoritariamente en una técnica conocida como fotolitografía. Pero en última instancia, el tamaño de los dispositivos que la fotolitografía puede producir está limitada por la longitud de onda muy de la luz. Como nanodispositivos más pequeños, que van a la demanda de nuevos métodos de fabricación.

En un par de trabajos recientes, los investigadores del MIT Laboratorio de Investigación de la Agencia de Ingeniería Electrónica y de Singapur para la Ciencia, Tecnología e Investigación (A * STAR), han demostrado una nueva técnica que podría producir características solo chip de 10 nanómetros - o 30 átomos - a través de. Los investigadores utilizan los métodos existentes para depositar pilares estrechos de plástico en la superficie de un chip, a continuación, hacen que el colapso de los pilares en direcciones predeterminadas, que cubre el chip con intrincados patrones.

Los investigadores RLE también puede controlar el colapso de la escala nanométrica "paredes", impresión de líneas rectas en un chip - o, como en este caso, la reproducción del logotipo del MIT.

Irónicamente, el trabajo era una rama de la investigación tratando de evitar el colapso de nanopilares. "El colapso de las estructuras es uno de los principales problemas que la litografía hacia abajo en el nivel de 10 nanómetros a cara", dice Karl Berggren, el Emanuel E. Landsman (1958) Profesor Asociado de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación, quien dirigió el nuevo trabajo. "Estructuralmente, estas cosas no son tan rígidas que en la escala de longitud. Es más, como tratando de conseguir un pelo para ponerse de pie. Simplemente quiere más de fracaso." Berggren y sus colegas se quedaron sorprendidos por el problema cuando, dice, se les ocurrió que "si no puede llegar a golpes, a lo mejor lo podemos usar."

Statu quo

Con la fotolitografía, los chips se construyen en capas, y después de cada capa se deposita, es cubierto con un material sensible a la luz llamado resistir. La luz brilla a través de una plantilla de patrones intrincados - llamó una máscara - expone las partes del papel fotográfico resistir, pero no a otros, tanto expone a la luz brilla a través de camino a un negativo fotográfico. Las partes expuestas de la capa protectora se endurecen, y el resto se elimina. La parte de la viruta sin la protección de la resistencia es entonces grabada de distancia, por lo general por un ácido o de plasma, el resto se elimina resistir, y todo el proceso se repite.

El tamaño de las características de grabado en el chip se ve limitada, sin embargo, por la longitud de onda de luz que se utiliza, y los fabricantes de chips ya están empalmando con los límites de la luz visible. Una alternativa posible es utilizar vigas estrechamente enfocada de electrones - o e-vigas - para exponer la resistencia. Pero e-vigas no exponga todo el chip a la vez, la luz se forma, sino que tiene que escanear toda la superficie del chip de una fila a la vez. Eso hace que e-litografía por haz de mucho menos eficiente que la fotolitografía.

Grabado en un pilar en la resistencia, por el contrario, requiere un enfoque un haz de electrones sólo en un solo punto. Dispersión de los pilares escasa a través del chip y lo que les permite el colapso en patrones más complejos por lo tanto podría aumentar la eficiencia de la litografía por haz de electrones.

La capa de resistir depositados en la litografía por haz de electrones es tan delgada que, después de resistirse a los no expuestos se ha lavado, el líquido que, naturalmente, se queda atrás es suficiente para sumergir los pilares. A medida que el líquido se evapora y los pilares surgen, la tensión superficial del líquido que queda entre los pilares hace que se desplome.

Cómo desigual

En el primero de los dos documentos, publicados el año pasado en la revista Nano Letters, Berggren y Huigao Duan, un estudiante visitante de la Universidad de Lanzhou en China, demostró que cuando los dos pilares están muy cerca entre sí, se derrumbará uno hacia el otro. En un documento de seguimiento, que aparece en la edición 05 de septiembre de la revista pequeñas nanotecnología, Berggren, Duan (ahora en A * STAR) y Joel Yang (que hacía su trabajo de doctorado con Berggren, que además se integra de A * STAR después de graduarse en 2009) muestran que para controlar la forma de pilares aislados, pueden hacer que el colapso en cualquier dirección que deseen.

Más concretamente, ligeramente aplanado de un lado de la columna hará que se derrumbe en la dirección opuesta. Los investigadores no tienen idea de por qué, Berggren dice: Cuando se concibió la idea de los pilares asimétricos, se esperaba que el colapso hacia el lado plano, la forma de un árbol tiende a colapsar en la dirección del eje que es lo sorprendente. En los experimentos, los pilares parcialmente aplanada se vendría abajo en la dirección deseada con una fiabilidad por ciento sobre 98. "Eso no es aceptable desde el punto de vista industrial," Berggren, dice, "pero es sin duda muy bien como punto de partida en una manifestación de la ingeniería."

Por el momento, la técnica tiene sus limitaciones. Espacio de los pilares muy juntos, y van a colapsar hacia los demás, sin importar su forma. Que limita la gama de modelos que la técnica puede producir en los chips con las estructuras de lleno muy juntos, como lo son en los chips de computadora.

Sin embargo, según Joanna Aizenberg, el Amy Smith Berylson profesor de Ciencia de Materiales en la Universidad de Harvard, las aplicaciones donde la técnica será más útil que no puede haber sido imaginado todavía. "Se puede abrir el camino para crear estructuras que no es posible antes", dice Aizenberg. "Ellos no están en la fabricación de todo porque nadie sabía cómo hacerlas."

Aunque Berggren y sus colegas no lo sabía cuando comenzó sus propios experimentos, desde hace varios años el grupo Aizenberg ha estado utilizando el hundimiento controlado de las estructuras en la escala del micrómetro para producir materiales con nuevas propiedades ópticas. Sin embargo, "en especial las aplicaciones interesantes que vienen de esta sub-escala de 100 nanómetros," dice Aizenberg. "Es un nivel realmente sorprendente de control de la Asamblea nanoestructura que Karl grupo ha logrado".

Last Update: 6. October 2011 18:33

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