Новый метод производства компьютерных микросхем позволяет получить больше на ограниченном пространстве пластины

Теперь, воспользовавшись преимуществами германиевой пластины, покрытой слоем практически нетронутого графена — листа углерода толщиной всего в один атом — группа инженеров из Университета Висконсин-Мэдисон и Университета Чикаго разработала более простой, воспроизводимый и менее затратный производственный подход с использованием направленной самостоятельной сборки.Направленная самосборка — это крупномасштабный метод наноразмерного рисунка, который может повысить плотность рисунков схем и обойти некоторые ограничения традиционных литографических процессов для печати схем на пластинах из полупроводников, таких как кремний.

Инженер-электрик Чжэньцян «Джек» Ма и инженер-материаловед Майкл Арнольд из UW-Madison, инженер-химик Пол Нили из Чикагского университета и их студенты опубликовали подробности прогресса в выпуске журнала Scientific Reports от 16 августа.Их работа может означать повышение функциональности полупроводниковой электроники и емкости для хранения данных.

Чтобы достичь невероятно крошечного размера, необходимого для схем в будущей полупроводниковой электронике, производители разрабатывают направленную самосборку, которая позволяет изготавливать сложные, идеально упорядоченные полимерные узоры для схем.Для направленной самосборки исследователи используют обычные химические методы для определения предварительного шаблона. Когда цепочки молекул, известные как блок-сополимеры, собираются по предварительному шаблону, они следуют шаблону, образуя хорошо упорядоченные элементы.Новый метод исследователей работает намного быстрее и сокращает количество этапов процесса до двух: литография и плазменное травление.

В первой демонстрации своей техники исследователи использовали электронно-лучевую литографию и технику мягкого плазменного травления, чтобы нарисовать графеновые полосы толщиной в один атом на германиевой пластине. Затем они покрыли пластину методом центрифугирования обычным блок-сополимером, который называется блок-полистирол-блок-поли (метилметакрилат).При нагревании блок-сополимер полностью самоорганизовался всего за 10 минут — по сравнению с 30 минутами при использовании обычных химических структур — и с меньшим количеством дефектов.

Исследователи связывают эту быструю сборку с гладкими, жесткими, кристаллическими поверхностями германия и графена.В их новом методе используется явление, называемое умножением плотности.

Исследователи использовали электронно-лучевую литографию, чтобы сначала создать большой мастер-шаблон с разреженными узорами, которые определяют ориентацию их блок-сополимеров.Когда они направили блок-сополимер на самосборку, это увеличило разрешение исходного шаблона — в данном случае в 10 раз.

Лучшее из предыдущих улучшений за счет увеличения плотности было в четыре раза.Хотя полосатый рисунок был простой демонстрацией их техники, исследователи также показали, что он работает с более сложными в архитектурном отношении или нерегулярными рисунками, в том числе с крутыми изгибами на 90 градусов."Эти шаблоны предлагают захватывающую альтернативу традиционным химическим узорам, состоящим из полимерных матов и щеток, поскольку они обеспечивают более быструю кинетику сборки и расширяют окно обработки, а также предлагают инертный, механически и химически устойчивый и однородный шаблон с четко определенным и острым материалом. интерфейсы ", — говорит Нили.

Этот метод позволяет им сочетать единообразие и более простую обработку традиционных литографических методов «сверху вниз» с преимуществами сборки «снизу вверх» и большим увеличением плотности и предлагает многообещающий путь для крупномасштабного производства при значительно сниженных затратах.«Никогда раньше не применяли этот графеновый шаблон толщиной в один атом.

Это новый шаблон, который направляет самосборку полимеров», — говорит Ма. «Это совместимо с массовым производством. Мы открыли дверь для еще более мелких функций».


Портал обо всем