越来越小的微芯片上,以适应目前对于单一芯片集成的技术趋势,从而继续朝着更快,更强大的计算机技术不懈进步。 而最近这种技术的进展变得更加困难,因为这种制造过程碰到了基本的限制,例如,用于创建图案的光的波长。 现在,麻省理工学院和芝加哥的一个研究小组已经找到了一种方法,可以突破这些限制,并使人们能够生产一些极窄的电线,利用一个过程,可以很容易地进行大规模生产和标准化各种设备。 新的研究结果发表在本周的《自然纳米技术》杂志上,这一研究由博士后研究生Priya Moni、Han Kim和Karen Gleason教授,以及与麻省理工学院的博士后Hyo Seon Suh,Paul Nealey教授,和另外在芝加哥大学和阿贡国家实验室的三人共同合作完成。虽然有其他方法可以实现这样的细的电路,该小组说,但都没有大规模生产的成本效益。 新方法采用自组装技术,其中被称为嵌段共聚物的材料被第二聚合物覆盖。他们通过加热整体蒸发从而在表面上沉积形成第一层表面,然后让它凝结在冷的表面,就像天气热时,一杯冷饮的玻璃上会凝结小水滴一样。 “人们总是想要更小的模式,但实现这一越来越昂贵,” Gleason说,他是麻省理工学院的副教务长,以及化学工程教授。利用今天所用的方法,对于小于约22纳米(十亿分之一米)大小规模的生产,一般需要在芯片表面建立一个图像逐行扫描电子束或离子,这是一种非常缓慢的过程,因此若要大规模实施其花费是十分昂贵的。 新的过程采用了两种现有方法的一种新的集成方式。首先,使用标准光刻技术在芯片表面产生线条图案,其中光通过放置在芯片表面上的负掩模照射。该表面被化学蚀刻,使被照亮的区域被溶解,让它们之间的空间形成作为导电的“导线”连接电路的部分。 然后,一层被称为一个嵌段共聚物的材料,即一种混合两个不同的高分子的材料,自然分离成层或其他可预见的模式交替通过旋涂液组成。嵌段共聚物材料由链状分子组成,每个分子由两个不同的聚合物材料连接而成。 “一半是友好的石油,另一半是友好的水,”Kim解释说。“但由于他们是完全结合在一起,就像是它们是相互纠缠在一起了。”两中链状分子的尺寸预先设定了层或其他图案的尺寸,并当它们沉积时会自行装配成型。 最后,使用化学气相沉积(CVD)将顶部的保护聚合物层沉积在顶部。事实证明,这顶面漆是这个过程的关键:它阻碍了嵌段共聚物自组装的方式,迫使它们形成垂直层而不是水平层,就像它侧面的一层蛋糕。 底层的平版印刷图案引导这些层的定位,但该共聚物的自然倾向,导致他们的宽度要比基准线小得多。其结果是,现在有四(或更多,取决于化学)线,其中每一个宽度是四分之一大小代替原来的每一个。这种蚀刻层“控制方向和队列”后产生细纹,Moni解释说。 由于顶部聚合物层还可以被图案化,所以该系统可用于建立任何复杂的图案,如需要的微芯片的互连。 大多数微芯片制造设备使用现有的光刻方法,CVD过程本身是一个很好理解的附加步骤,可以相对容易地添加。因此,实施新方法可能实现比其他方法更精细的线条,如使用极端的紫外线,这将需要开发新光源和新的镜头,以集中光线。利用新的方法, Gleason说,“你不需要改变所有这些机器。所涉及的一切都是利用的众所周知的材料。” |





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