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

Ny produksjonsteknikk Produserer Chip detaljer så små som 10Nm

Published on September 1, 2011 at 9:57 AM

Produksjon av nanoskala enheter - transistorer på databrikker, optikk i kommunikasjon chips, den mekaniske systemer i biosensorer og i microfluidic og Micromirror chips - avhenger fortsatt overveldende på en teknikk som kalles fotolitografi. Men til slutt, er størrelsen på enheter som fotolitografi kan produsere begrenset av svært bølgelengden til lyset. Som nanodevices blir mindre, vil de kreve nye fabrikasjon metoder.

I et par av nyere papirer, forskere ved MITs laboratorium for elektronikk og Singapores Engineering Agency for Science, har teknologi og forskning (A * STAR) viste en ny teknikk som kunne produsere chip funksjoner bare 10 nanometer - eller omtrent 30 atomer - på tvers. Forskerne bruke eksisterende metoder for å deponere smale søyler av plast på en chip overflaten, så de forårsake pilarene til å kollapse i forhåndsbestemte retninger, dekker chip med intrikate mønstre.

Den RLE Forskerne kan også kontrollere sammenbruddet av nanoskala "vegger" imprinting rette linjer på en brikke - eller, som i dette tilfellet, og reproduserer MIT logo.

Ironisk nok, var arbeidet en avlegger av forskning forsøker å hindre kollaps av nanopillars. "Collapse strukturer er en av de store problemene som litografi nede på 10-nanometer-nivå vil ansikt", sier Karl Berggren, den Emanuel E. Landsman (1958) førsteamanuensis i Electrical Engineering and Computer Science, som ledet det nye arbeidet. "Strukturelt, disse tingene er ikke så stive på den lengden skala. Det er mer som å prøve å få håret til å stå opp. Det bare ønsker å floppe over." Berggren og hans kolleger var gåtefullt over problemet da, sier han, det skjedde til dem at "hvis vi ikke kan ende opp med å slå det, kanskje vi kan bruke det."

Status quo

Med fotolitografi, er chips bygget opp i lag, og etter hvert lag er deponert, er det dekket med et lys-sensitivt materiale kalles en motstå. Lys skinner gjennom et intrikat mønster sjablong - kalt en maske - eksponerer deler av motstå, men ikke andre, mye måten lyset skinner gjennom et fotografisk negativ eksponerer fotopapir. Den utsatte deler av motstå stivne, og resten er fjernet. Den delen av chip ubeskyttet av motstå er da etset bort, vanligvis ved en syre eller plasma, de resterende motstå er fjernet, og hele prosessen gjentas.

Størrelsen av funksjonene etset inn i brikken er begrenset, men ved bølgelengden til lyset som brukes, og mikrochips er allerede stangar opp mot grensene av synlig lys. Et mulig alternativ er å bruke snevert fokuserte stråler av elektroner - eller e-bjelker - å avdekke motstå. Men e-bjelker ikke utsette hele chip på en gang, ikke hvordan lys, i stedet må de skanne over overflaten av brikken en rad om gangen. Det gjør e-litografi mye mindre effektiv enn fotolitografi.

Etsning en pilar i motstå, derimot, krever fokusering en e-bjelke på bare en enkelt spot. Spredning sparsom søyler over chip og tillater dem å kollapse inn i mer komplekse mønstre kan dermed øke effektiviteten av e-litografi.

Laget av motstå deponert i e-litografi er så tynn at etter den ueksponerte motstå har blitt vasket bort, er den væsken som naturlig forblir bak nok å senke søylene. Som væske fordamper og søylene dukker, fører overflatespenningen i væsken gjenværende mellom søylene dem til å kollapse.

Komme ujevn

I den første av de to avisene, publisert i fjor i tidsskriftet Nano Letters, viste Berggren og Huigao Duan, en hospitant fra Lanzhou University i Kina, at når to pilarer er svært nær hverandre, de vil kollapse mot hverandre. I en oppfølging papir, vises i den 5 september utgaven av nanoteknologi tidsskriftet Small, Berggren, Duan (nå på A * STAR) og Joel Yang (som gjorde sitt doktorgradsarbeid med Berggren, også bli A * STAR etter eksamen i 2009) viser at ved å kontrollere formen på isolerte pilarer, kan de få dem til å kollapse i hvilken retning de velger.

Mer spesielt vil litt flatere ene siden av søylen føre til kollaps i motsatt retning. Forskerne har ingen anelse hvorfor, sier Berggren: Når de klekket ut ideen om asymmetrisk søyler, forventet de dem til å kollapse mot den flate siden, slik et tre har en tendens til å kollapse i retning av øksen som er slående det. I eksperimenter, ville den delvis flatet søylene kollaps i den tiltenkte retning med omtrent 98 prosent pålitelighet. "Det er ikke akseptabelt fra et industrielt perspektiv," Berggren sier, "men det er sikkert fint som et utgangspunkt i en teknisk demonstrasjon."

I øyeblikket gjør teknikken har sine begrensninger. Space grunnpilarer for tett sammen, og de vil kollapse mot hverandre, uansett form. Det begrenser utvalget av mønstre som teknikken kan produsere på chips med strukturer pakket tett sammen, som de er på databrikker.

Men ifølge Joanna Aizenberg kan Amy Smith Berylson professor i materialteknologi ved Harvard University, programmene hvor teknikken vil være mest nyttig ikke har blitt forestilt ennå. "Det kan åpne veien for å lage strukturer som var bare ikke mulig før," Aizenberg sier. "De er ikke i produksjon ennå fordi ingen visste hvordan man lager dem."

Selv Berggren og hans kolleger ikke visste det da de begynte sine egne eksperimenter, for flere år Aizenberg gruppe har brukt kontrollert kollaps av strukturer på mikrometer skala å produsere materialer med romanen optiske egenskaper. Men "spesielt interessant søknader ville komme fra denne sub-100-nanometer skala," Aizenberg sier. "Det er en virkelig fantastisk nivå av kontroll over nanostrukturen forsamlingen at Karl er gruppen har oppnådd."

Last Update: 5. October 2011 08:27

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