Нова технология ще ускори производителността на чиповете десетократно

Изследователи от университета „Джонс Хопкинс“ представиха нов материал и процес, който може да разшири границите на съвременната микроелектроника. Тяхната работа проправя пътя към по-малки, по-бързи и по-евтини микрочипове – от смартфони до летателни системи за самолети.

Основната идея е да се формират толкова малки схеми, че да станат невидими с просто око, съчетани с технология, която е достатъчно икономична за мащабно производство.

В основата на микроелектрониката е литографията: върху силициеви пластини се отлага тънък слой чувствителен на лъчение материал, наречен резист. Светлинен или радиационен лъч предизвиква химични реакции в него, като по този начин се оформя моделът на бъдещата електрическа схема. Колкото по-къса е дължината на вълната на лъчението, толкова по-фини елементи могат да бъдат изработени. Днес в промишлеността се използват източници на екстремно ултравиолетово лъчение (EUV), но за следващото поколение, Beyond Extreme Ultraviolet (B-EUV), традиционните органични резистори не могат да се справят с мощността на лъча и губят стабилност.

Лабораторията на Майкъл Цапацис, съвместно с групата на Джон Феърбрасер предлага решение – органометални резистори. Те се основават на съединения, в които метал (например цинк) поглъща силно лъчение и избива електрони, които инициират реакции в органичния компонент – имидазол. Този подход позволи за първи път да се отложи върху силициеви подложки резист от разтвор, съдържащ имидазол с контрол на дебелината на ниво нанометри. Това означава, че са възможни промишлени приложения, без да се изоставят конвенционалните методи.

По-нататъшният напредък включва намирането на оптимални комбинации от метали и органични вещества. За тази цел екипът комбинира експерименти и моделиране с учени от Източнокитайския университет за наука и технологии, Федералната политехническа школа в Лозана, Университета в Суджоу, Националната лаборатория Брукхейвън и Лабораторията „Лорънс“ в Бъркли. Използваната от тях техника за химическо отлагане в течност (CLD) позволява бърз скрининг на различни двойки метал-имидазол и гъвкава настройка на поглъщането на светлината и последващата химия.

Според авторите, над 10 различни метали и стотици органични молекули са подходящи за тази химия, което открива огромно пространство за персонализиране.

Тестването на комбинации, разработени специално за B-EUV вече е в ход и се очаква да бъдат въведени в производствените линии през следващото десетилетие. Особеността е, че ефективността силно зависи от дължината на вълната: метал, който не работи в EUV диапазона, може да е оптимален в B-EUV. Например цинкът е почти безполезен за EUV, но показва отлични резултати за по-силно излъчване.