Nova técnica de fabricação produz Características Chip Tão pequeno como 10nm

Published on September 1, 2011 at 9:57 AM

A fabricação de dispositivos em nanoescala - os transistores em chips de computador, as ópticas em chips de comunicação, os sistemas mecânicos em biossensores e em chips microfluídicos e microespelhos - ainda depende maciçamente em uma técnica conhecida como fotolitografia. Mas, afinal, o tamanho dos dispositivos que podem produzir fotolitografia é limitada pelo comprimento de onda muito de luz. Como nanodispositivos ficam menores, eles vão exigir novos métodos de fabricação.

Em um par de trabalhos recentes, os pesquisadores do MIT Laboratório de Pesquisa da Agência Eletrônica e Cingapura Engenharia de Ciência, Tecnologia e Pesquisa (A * STAR) demonstraram uma nova técnica que poderia produzir características único chip de 10 nanômetros - ou cerca de 30 átomos - de diâmetro. Os pesquisadores utilizam métodos existentes para depositar colunas estreitas de plástico na superfície de um chip, depois que eles causam os pilares para o colapso em direções predeterminadas, cobrindo o chip com intrincados padrões.

Os pesquisadores RLE também pode controlar o colapso da nanoescala 'paredes' imprinting linhas retas em um chip - ou, como neste caso, reproduzindo o logotipo MIT.

Ironicamente, o trabalho foi um desdobramento da pesquisa de tentar evitar o colapso do nanopillars. "Colapso de estruturas é um dos grandes problemas que a litografia para baixo ao nível de 10 nanômetros irá enfrentar", diz Karl Berggren, o Emanuel E. Landsman (1958) Professor Associado de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação, que liderou o novo trabalho. "Estruturalmente, estas coisas não são tão rígidas em que escala de comprimento. É mais como tentar obter um fio de cabelo em pé. Ele só quer flop sobre." Berggren e seus colegas estavam tentando descobrir o problema quando, diz ele, ocorreu-lhes que "se não podemos acabar de derrotá-lo, talvez possamos usá-lo."

Status quo

Com fotolitografia, chips são construídos em camadas, e depois de cada camada é depositada, é coberto com um material sensível à luz chamado de resistir. Luz que brilha através de um stencil estampados - chamado de máscara - expõe partes do papel fotográfico resistir mas não outros, tanto como a luz brilhando através de um negativo fotográfico expõe. As partes expostas do resiste endurecer, eo resto é removido. A parte do chip desprotegidos pela resistência é então gravado de distância, geralmente por um ácido ou plasma; os restantes resistir é removido, e todo o processo é repetido.

O tamanho das características gravadas no chip é limitado, no entanto, pelo comprimento de onda da luz usada, e fabricantes de chips já estão batendo-se contra os limites da luz visível. Uma alternativa possível é o uso restrito foco dos feixes de elétrons - ou e-raios - para expor a resistir. Mas e-raios não exponha o chip inteiro de uma vez, a luz de maneira que, em vez disso, eles têm para fazer a varredura em toda a superfície do chip uma linha de cada vez. Que faz e litografia de feixe muito menos eficiente do que a fotolitografia.

Etching um pilar para a resistir, por outro lado, requer foco e um feixe de em apenas um único ponto. Espalhamento pilares esparsos ao longo do chip e permitindo-lhes a entrar em colapso em padrões mais complexos poderiam, assim, aumentar a eficiência do e-beam litografia.

A camada de resistir e depositados em litografia de feixe é tão fina que, após a unexposed resistir tem sido lavadas, o fluido que naturalmente fica para trás é suficiente para submergir os pilares. À medida que o líquido evapora e os pilares emergir, a tensão superficial do líquido remanescente entre os pilares faz com que eles colapso.

Ficando desigual

No primeiro dos dois artigos, publicados no ano passado na revista Nano Letters, Berggren e Huigao Duan, um estudante visitante da Universidade de Lanzhou, na China, mostrou que quando dois pilares são muito próximos uns dos outros, eles entrarão em colapso para o outro. Num estudo de follow-up, aparecendo no 05 de setembro edição da revista Pequenas nanotecnologia, Berggren, Duan (agora em A * STAR) e Yang Joel (que fez seu trabalho de doutoramento com Berggren, também juntando A * STAR após graduar-se em 2009) mostram que, controlando a forma de pilares isolados, que podem levá-los a entrar em colapso em qualquer direção que escolher.

Mais particularmente, ligeiramente achatamento dos lados do pilar irá causar o seu colapso na direção oposta. Os pesquisadores não têm idéia de por que, Berggren diz: Quando chocaram a idéia de pilares assimétrica, que esperava que eles colapso para o lado plano, a forma de uma árvore tende a entrar em colapso na direção do machado que está batendo nela. Em experimentos, os pilares parcialmente achatada entraria em colapso na direção pretendida, com cerca de 98 por cento de confiabilidade. "Isso não é aceitável do ponto de vista industrial," Berggren diz, "mas é certamente bem como ponto de partida em uma demonstração de engenharia."

No momento, a técnica tem suas limitações. Espaço os pilares muito próximos, e eles colapso para o outro, não importa sua forma. Que restringe a gama de padrões que a técnica pode produzir em chips com estruturas pré-embaladas firmemente junto, pois eles são em chips de computador.

Mas de acordo com Joanna Aizenberg, a Amy Smith Berylson Professor de Ciência dos Materiais da Universidade de Harvard, as aplicações onde a técnica será muito útil não pode ter sido imaginado ainda. "Ele pode abrir o caminho para criar estruturas que foram simplesmente não é possível antes", diz Aizenberg. "Eles não estão na fabricação ainda porque ninguém sabia como fazê-los."

Apesar de Berggren e seus colegas não sabiam quando começaram as suas próprias experiências, por vários anos Aizenberg grupo tem vindo a utilizar o colapso de estruturas controladas na escala micrométrica para produzir materiais com novas propriedades ópticas. Mas "particularmente aplicações interessantes viria a partir desta escala sub-100 nanômetros," diz Aizenberg. "É um nível realmente incrível de controle da nanoestrutura de montagem que o grupo de Karl conseguiu."

Last Update: 16. October 2011 11:38

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