Blok ko-polimer kendi kendine montaj için yeni bir arayüz kontrol tekniği, sadece 9 nanometre genişliğinde hatlar içeren mikroçiplerde daha da keskin desenler yapmak için uzun süredir aranacak bir yöntem sağlayabilir.
Son birkaç on yılda, mikroçip üreticileri, daha fazla mikroişlemciyi tek bir yonga üzerine oturtmak ve böylece daha hızlı ve daha hızlı adımlar atmaya devam etmek için, mikroçiplerinde tellerin ve bileşenlerin modellerini daha da küçültmenin yollarını bulmak için araştırma yapıyorlar. Daha güçlü bilgisayarlar. Üretim süreçleri, örneğin kalıpları oluşturmak için kullanılan ışığın dalga boylarını içeren temel sınırları aştığından, bu ilerleme son zamanlarda daha zorlaştı.
Şimdi, MIT’de ve Chicago’da bir grup araştırmacı, bu sınırların bir bölümünü aşabilecek ve en dar tellerin bir kısmını üretmek mümkün kılacak bir yaklaşımla, seri imalat için standartla kolayca ölçeklendirilebilen bir işlem bulmuştur. Ekipman çeşitleri.
Yeni bulgular bu yazıda Nature Nanotechnology dergisinde postdoc Do Han Kim, lisansüstü öğrenci Priya Moni ve Profesör Karen Gleason’ın hepsi de MIT’de ve postktoc Hyo Seon Suh, Profesör Paul Nealey ve diğer üçü tarafından bildirildi Chicago Üniversitesi ve Argonne Ulusal Laboratuvarı’nda. Ekip, bu ince çizgilere ulaşabilen diğer yöntemler olsa da, bunların hiçbirinin büyük ölçekli üretim için uygun maliyetli olmadığını söylüyor.
Yeni yaklaşım, blok kopolimerler olarak bilinen malzemelerin ikinci bir polimer tarafından kaplandığı kendi kendini düzenleme tekniğini kullanıyor. İlk önce öncüyü ısıtır, böylece buharlaşır, daha sonra soğuk bir içki camının sıcak bir günde su yoğunlaştıkça daha serin bir yüzey üzerinde yoğunlaşmasına izin vererek bir yüzeye çöker.
MIT’in ortak provost olan Gleason’ın yanı sıra Alexander ve I. Michael Kasser (1960) Kimya Mühendisliği Profesörü olan “İnsanlar her zaman daha küçük ve daha küçük kalıplar istiyor ancak bunu başarmak giderek daha da pahalılaşıyor” diyor. Günümüzde yaklaşık 22 nanometre’den (milyarda bir milyar metrekare) daha az özellik üretmek için kullanılan yöntemler genellikle çip yüzeyi boyunca bir elektron ya da iyon demeti tarayarak bir çizgi çizgi çizmeyi gerektirir – çok yavaş bir işlem ve bu nedenle uygulamak pahalı Büyük ölçekte.
Yeni süreç mevcut iki yöntemin yeni bir entegrasyonunu kullanıyor. Birincisi, çip yüzeyi üzerine yerleştirilen negatif bir maskeyle ışığın parladığı standart litografik teknikler kullanılarak çip yüzeyinde bir çizgi deseni üretilir. Bu yüzey aydınlatılmış alanların erimeye başlaması için kimyasal olarak kazınır ve aralarındaki boşlukları devrenin parçalarını birbirine bağlayan iletken “teller” olarak bırakır.
Ardından, bir blok kopolimer olarak bilinen bir malzeme katmanı – doğal olarak kendilerini değişen tabakalara veya diğer öngörülebilir paternlere ayıran iki farklı polimer malzemesinin karışımı – bir çözeltinin spin kaplamasıyla oluşturulur. Blok kopolimerleri zincir benzeri moleküllerden oluşur ve her biri uçtan uca bağlı iki farklı polimer malzemesinden oluşur.
Kim, “Bir yarısı petrolle dostça, diğer yarısı da suyla dostça” dedi. “Ancak tamamen bağlı oldukları için, birbirlerine sıkışmış durumdalar” dedi. İki zincirin boyutları, çökelti halinde kendilerini oluşturacak katmanların veya diğer desenlerin boyutlarını önceden belirler.
Son olarak, üstte koruyucu bir polimer tabakası kimyasal buhar birikimi (CVD) kullanılarak diğerlerinin üzerine çöktürülür. Bu üst katın ortaya çıkması, sürecin anahtarıdır: Blok kopolimerlerin kendiliğinden bir araya getirilme biçimini kısıtlar; yan katmanlı bir pasta gibi yatay olanlar yerine dikey katmanlar haline getirir.
Altta litografi uygulanmış desen bu katmanların konumlandırılmasını yönlendirir, ancak kopolimerlerin doğal eğilimleri genişliklerinin taban çizgilerininkinden çok daha küçük olmasına neden olur. Sonuçta, her bir orijinalin yerine dört tane (veya daha fazla, kimya bağlı olarak) çizgiler, her biri dördüncü genişliktedir. Moni, litografi tabakası “sonuçtaki ince çizgilerin yönünü ve hizalamasını kontrol eder” diye açıklıyor.
Üst polimer tabakası ayrıca desenlendirilebildiğinden, sistem bir mikroçipin ara bağlantıları için gerektiği gibi her türlü kompleks desenlendirme işlemini yapmak için kullanılabilir.
Çoğu mikroçip üretim tesisi mevcut litografik yöntemi kullanmaktadır ve CVD işlemi kendisi nispeten kolaylıkla eklenebilen daha iyi anlaşılmış bir adımdır. Bu nedenle, yeni yöntemin uygulanması, ışığı odaklamaya yönelik yeni ışık kaynaklarının ve yeni merceklerin geliştirilmesini gerektiren aşırı ultraviyole ışın kullanımı gibi daha ince çizgiler oluşturmak için önerilen diğer yöntemlere kıyasla çok daha açık olabilir. Yeni yöntemle Gleason, “tüm bu makineleri değiştirmenize gerek kalmayacak” diyor ve ilgili her şey ünlü malzemeler.
Kaynak:
Massachusetts Teknoloji Enstitüsü