Исследователи Университета Джонса Хопкинса являются пионерами в области создания микрочипов с использованием точных материалов и лазеров, что позволяет сделать схемы меньше, чем когда-либо.
Кремниевая пластина размером 10 см с крупными видимыми узорами, созданными с помощью литографии B-EUV.
Синпэй Чжоу/Университет Джонса Хопкинса
Исследователи Университета Джонса Хопкинса представили новые материалы и технологию, которые могут расширить границы производства микрочипов. Их работа обещает создание более компактных, быстрых и доступных чипов, которые будут использоваться повсюду: от смартфонов до самолётов.
Команда разработала способ создания настолько маленьких схем, что они невидимы невооруженным глазом. Этот процесс точный и экономичный, что открывает перспективу для крупномасштабного производства.
«У компаний есть свои планы того, где они хотят оказаться через 10–20 лет и далее», — сказал Майкл Цапацис, почетный профессор кафедры химической и биомолекулярной инженерии в Университете Джонса Хопкинса, по версии Bloomberg.
«Одним из препятствий стал поиск процесса изготовления более мелких деталей на производственной линии, при котором материалы облучаются быстро и с абсолютной точностью, что делает процесс экономичным».
Точность и инновационные материалы
Цапацис объяснил, что современные лазеры, необходимые для печати столь миниатюрных форматов, уже существуют, но проблема заключается в поиске материалов и процессов, способных обрабатывать еще меньшие по размеру микрочипы.
Микрочипы представляют собой плоские кремниевые элементы со встроенными схемами, выполняющими базовые функции. Производители покрывают кремниевые пластины радиационно-чувствительным материалом, называемым «резистом». При попадании на резист пучка излучения происходит химическая реакция, в результате которой на пластине вытравливаются рисунки и схемы.
Традиционные материалы сопротивляются воздействию мощных радиационных лучей, необходимых для вырезания мельчайших деталей.
В предыдущих работах лаборатории Цапациса и исследовательской группы Фэйрбразера были представлены резисты на основе металлоорганических соединений, способные выдерживать «излучение, выходящее за пределы экстремального ультрафиолетового диапазона» (B-EUV). Металлы, такие как цинк, поглощают B-EUV-излучение и генерируют электроны, которые запускают химические превращения в органическом материале, называемом имидазолом.
Это один из первых случаев, когда ученым удалось успешно нанести металлоорганические резисты на основе имидазола из раствора на кремниевую пластину, контролируя толщину с нанометровой точностью.
Изучение новых металлических пар
Для создания этих резистов исследователи объединили эксперименты и модели из Университета Джонса Хопкинса, Восточно-Китайского университета науки и технологий, Федеральной политехнической школы Лозанны, Университета Сучжоу, Брукхейвенской национальной лаборатории и Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли.
Их методология, химическое жидкостное осаждение (CLD), позволяет осуществлять точное проектирование и быстрое тестирование различных комбинаций металлов и имидазолов.
«Играя с двумя компонентами (металлом и имидазолом), можно изменять эффективность поглощения света и химию последующих реакций. Это открывает нам путь к созданию новых металл-органических пар», — сказал Цапацис. «Интересно, что существует как минимум 10 различных металлов, которые можно использовать для этой химии, и сотни органических соединений».
Группа уже начала тестировать комбинации, предназначенные специально для B-EUV-излучения, которое, как ожидается, будет внедрено в производство в течение следующего десятилетия.
«Поскольку разные длины волн по-разному взаимодействуют с разными элементами, металл, проигрывающий на одной длине волны, может оказаться победителем на другой», — сказал Цапацис. «Цинк не очень хорошо подходит для экстремального ультрафиолетового излучения, но он один из лучших для B-EUV».
Этот прорыв в материаловедении и разработке технологических процессов может ускорить гонку за более компактными, быстрыми и эффективными микросхемами, что потенциально изменит производство электроники в ближайшие годы.
Результаты исследования были опубликованы сегодня в журнале Nature Chemical Engineering.
Sourse: interestingengineering.com
