Den här bilden visar kanaler etsade med sekventiell infiltrationssyntes, som forskare vid Argonne har använt för att skapa funktioner som har höga bildförhållanden - dvs. de är mycket djupare än breda. Dessa sprickor kommer att möjliggöra skapandet av en ny generation av halvledande material.
(Phys.org) -- När du söker efter tekniken för att öka datorhastigheter och förbättra minnestätheten, de bästa sakerna kommer i de minsta förpackningarna.
En obeveklig rörelse mot mindre och mer exakt definierade halvledare har fått forskare vid U.S. Department of Energys (DOE) Argonne National Laboratory att utveckla en ny teknik som dramatiskt kan förbättra effektiviteten och minska kostnaderna för att förbereda olika klasser av halvledande material.
Den nya upptäckten uppfyller vissa krav i den internationella halvledar-"roadmap" hela vägen ut till 2022 – ett språng från en förväntad tio års framsteg med en enda uppsättning experiment.
De flesta halvledarmönster tillverkas för närvarande med en process som kallas fotolitografi, där delar av en tunn film avlägsnas selektivt för att skapa ett mönster. Mönstret i denna film, känd som motståndare, etsas in i halvledaren genom exponering för en joniserad gas. Denna gas etsar också bort själva resisten, minska antalet gånger filmen kan användas. Särskilt hållbara resist är kända som hårda masker.
Strävan efter att skapa mindre och mindre halvledarkomponenter begränsas ofta av ett fenomen som kallas domänkollaps, sa Argonne nanoforskare Seth Darling. Konventionell litografi - tekniken som används för att göra mönster i material - försöker skapa funktioner som är åtskilda som tänderna på en kam. Dock, luckor i resisten som är för djupa tenderar att kollapsa inåt, vilket gör materialet värdelöst.
"Ingenjörer har försökt många sätt att undvika denna kollaps, men branschen stöter ständigt på det, sa Älskling.
2010, Darling och hans kollegor utvecklade en teknik som kallas sekventiell infiltrationssyntes (SIS), som använde gaser för att odla hårda oorganiska material inuti en mjuk polymerfilm. Arbetet stöddes av DOE Office of Science genom Argonnes Center for Nanoscale Materials och Argonne-Northwestern Solar Energy Research Center.
En av de mest anmärkningsvärda fördelarna med SIS är att det eliminerar behovet av hårda masker i fotolitografi, enligt Darling. "Hårda masker är en verklig smärta när det kommer till halvledarbearbetning - de är dyra, komplicerad, minska mönsterkvaliteten och lägg till extra steg, " sa han.
Enligt Darling, sekventiell infiltrationssyntes har redan identifierats av ledande halvledarföretag som en teknik med potential att övervinna flera olika begränsningar.
I ett nyligen genomfört experiment, Darling och hans Argonne-kollegor visade att SIS faktiskt kan eliminera mönsterkollaps, möjliggör tillverkning av material som har mönster med högre "bildförhållande, ” som mäter höjden på ett objekt dividerat med dess bredd.
Generellt, Litografi strävar efter att skapa mönster med högre bildförhållanden samtidigt som man använder så lite resist som möjligt. "Vanligtvis, du behöver en viss tjocklek på resisten för att processen ska fungera, sa Älskling. "Denna nya process gör det möjligt för oss att undanröja mycket av det problemet."
"En av de största fördelarna med denna nya studie är att vi har visat möjligheten att använda SIS för fotolitografi, vilket är en av de industriellt viktigaste processerna, sa Älskling. "Eftersom det finns mer och mer efterfrågan på bättre elektronik, storlekarna på dessa halvledare måste bli mindre och mindre, och det blir så mycket viktigare för oss att möta och överträffa de riktmärken som vi har satt upp för oss själva."
