En hurtigere, billigere metode til fremstilling af transistorer og chips

(PhysOrg.com) - Det kan snart være muligt at fremstille de minimale strukturer, der udgør transistorer og siliciumchips hurtigt og billigt. Schweiziske forskere undersøger i øjeblikket brugen af ​​dynamisk stencil litografi, en nylig, men endnu ikke perfektioneret metode, til at skabe nanostrukturer.

Hurtigere, billigere, og bedre. Dette er fordelene ved dynamisk stencil litografi, en ny måde at fremstille nanostrukturer på, såsom de små strukturer på transistorer og siliciumchips.

Princippet for "stencil" -teknikken til fremstilling af strukturer i nanometerskalaen (en milliontedel af en millimeter) er enkel:et substrat - en silicium (Si) wafer eller fleksibel plast - placeres i en fordamper. Oven på den står en stencil med åbninger, kaldes blænder, omkring 100-200 nanometer i størrelse. Under metalfordampningen, stencilen fungerer som en maske, og kun det metal, der passerer gennem åbningerne, lander på underlaget. Det er således muligt lokalt at lægge metal på substratet i et meget specifikt mønster. Denne præcision er afgørende for, at transistorer eller andre elektroniske komponenter, der består af disse strukturer, fungerer korrekt. "Tag et stykke papir, skær en cirkel ud af midten. Læg resten af ​​papiret mod væggen, sprøjt det hele med maling, og fjern derefter stencilen. Du har en dejlig cirkel. Dette er hovedsageligt det princip, vi bruger, ”Siger Veronica Savu, der arbejder i EPFL’s Microsystems Laboratory, ledet af professor Juergen Brugger. "At bruge stenciler til at lave noget er ikke nyt, fortsætter hun. Men at være i stand til at gøre det i så lille en skala er en reel videnskabelig udfordring. ”

Og Savu har allerede taget udfordringen op. Hendes forskning blev fremhævet på forsiden af ​​det videnskabelige tidsskrift Nanoskala den her sommer. Hun har også for nylig vundet et tilskud fra Swiss National Science Foundation til at fortsætte sit arbejde. Hun er ikke tilfreds med litografi, der bruger en statisk stencil, som beskrevet ovenfor, fordi det pålægger flere begrænsninger; det er umuligt at få forskellige mønstre fra en enkelt stencil, for eksempel. Hun er interesseret i dynamisk stencil litografi (DSL), en ny proces, der muliggør brugerdefinerede designs ved hjælp af den samme stencil.

"Med en enkelt blænde, vores stencil kan flyttes under metalfordampning, og kan tegne flere forskellige todimensionale mønstre i en enkelt operation, såsom en firkant, en cirkel, en streg eller et kryds. Det er som at skrive en tekst med en blyant, ”Forklarer hun. “Vi har også bevist, at det er muligt at bruge denne metode på et 100 mm diameter underlag, standardstørrelsen, der bruges i industrien. ”Indtil dette punkt, ingen har formået at gøre alt, hvad der er nødvendigt for at anvende DSL på nanoskala i den virkelige verden. “Vi kendte til DSL, omkring stencilåbninger i sub-mikrometerstørrelse, og om brugen af ​​stenciler på siliciumprøver i industriel størrelse. Men ingen havde endnu været i stand til at bringe alle disse elementer sammen i en enkelt metode. ”

Statisk eller dynamisk stencil litografi kunne således i sidste ende bruges i industrien, udskiftning af de traditionelle såkaldte "resist-baserede" nanolithografimetoder. Det er komplicerede og dyre processer. “Anvendelsen af ​​stenciler i statisk tilstand repræsenterer en demokratisering af nanolithografi - ikke behov for dyre maskiner, bare en stencil og en fordamper, ”Siger professor Brugger.

“Nu, Vi vil samarbejde med Nanoscience Center ved University of Basel for at lave tests, der er nødvendige for at bevise en reel anvendelse af dynamisk stencil litografi, ”Forklarer Veronica Savu. ”Målet er i sidste ende at lave funktionelle transistorer, muligvis ved hjælp af grafen eller nanotråde, som vi allerede har gjort med statisk stencillitografi. ”