Forskeren afdækker fysik bag plasma-ætsning proces

Fysiker Igor Kaganovich ved Department of Energy's (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) og samarbejdspartnere har afdækket nogle af de fysikker, der muliggør ætsning af siliciumcomputere, hvilke strøm mobiltelefoner, computere, og et stort udvalg af elektroniske enheder. Specifikt, teamet fandt ud af, hvordan elektrisk ladet gas kendt som plasma gør ætsningsprocessen mere effektiv, end den ellers ville være. Forskningen, udgivet i to papirer, der optrådte i september- og december 2016 -udgaverne af Plasmas fysik , blev støttet af DOE's Office of Science (FES).

Kaganovich, Vicechef for PPPL -teoriafdelingen, sammen med Dmytro Sydorenko fra University of Alberta, vidste, at plasmaætsningsprocessen var effektiv, men var ikke sikker på præcis, hvordan processen fungerede. Så de undersøgte processens teoretiske grundlag.

Under ætsningsprocessen, et stykke silicium anbringes i et kammer og nedsænkes i et tyndt lag plasma, cirka to centimeter bred. Også i plasmaet er der to elektroder med et par centimeters mellemrum, der producerer en elektronstråle. Når elektronerne strømmer gennem plasmaet, de starter en proces kendt som en to-stream ustabilitet, som ophidser plasmabølger, der gør det muligt for plasmaet at ætse silicium mere effektivt.

Sydorenko og Kaganovich modellerede denne proces. De viste, at bølgerne skabt af elektronstrålen kan blive meget mere intense end i plasmaer, der ikke er afgrænset af elektroder. Med andre ord, når et plasma er afgrænset, bølgen drevet af tostrømmen ustabilitet kan blive meget stærk. "Simuleringerne indikerer, at placeringen af ​​plasma i et par elektroder understøtter excitation af store plasmabølger, som derefter fører til acceleration af plasmaelektroner, der kan hjælpe ætsning, "Sagde Kaganovich.

At forstå den fysik, der ligger til grund for plasmaetsningsteknikken, kan hjælpe forskere med at designe mere effektive processer til at æde kredsløb på siliciumchips.

PPPL, på Princeton University's Forrestal Campus i Plainsboro, N.J., er dedikeret til at skabe ny viden om plasmaernes fysik-ultra-hot, ladede gasser - og til at udvikle praktiske løsninger til oprettelse af fusionsenergi. Laboratoriet ledes af universitetet for US Department of Energy's Office of Science, som er den største enkelt tilhænger af grundforskning inden for de fysiske videnskaber i USA, og arbejder på at løse nogle af de mest presserende udfordringer i vores tid. For mere information, besøg venligst science.energy.gov.