Учени от САЩ са открили как да ускорят производството на чипове и едновременно с това да намалят брака

Учени от САЩ са открили как значително да опростят производството на микрочипове с елементи с нанометрични размери. Понастоящем при производството на чипове се използват предимно маски, ецване и многоетапна обработка. Изследователите са предложили форма за леене, която се пълни с течен метал. Технологията показала нисък процент на брак и силно контролируеми характеристики на отливаните диоди и транзистори.

Методът, предложен от учените от Държавния университет на Северна Каролина не достига технологичните норми на съвременните чипове. Докато компанията TSMC щурмува бастиона на технологичните процеси с норми до 2 nm, изследователите демонстрират минимална ширина на проводника, отлят от течен метал в областта на 44 nm, а максимална – около 1000 nm. В този контраст може да изглежда, че новата технология няма място в съвременния свят, но това не е така. Отливането зависи от мащаба на матрицата и демонстрира главозамайващата простота на производството на чипове, които могат да бъдат търсени в множество приложения.

Това обаче не е точно леене, въпреки че производственият процес, при който се използват течни метали е в общи линии същият.

За работата си учените са използвали т.нар. метал на Фийлдс, който представлява стопяема сплав от индий, бисмут и калай. Металът се поставя до матрицата и се оставя да се окисли – да се образува оксиден слой на повърхността му. След това върху оксида се нанася течност, съдържаща лиганди – вещества (молекули), които се свързват с металните йони в оксида и тази течност с лигандите и свързаните с тях йони се поставя в калъпа – отпечатък на бъдещия чип.

Течността прониква в матрицата чрез капилярен ефект. След като калъпът бъде запълнен, той се оставя да престои, за да може течността да се изпари от разтвора. Това позволява изваждането на формата без да се повреди отливката. Накрая отливката се нагрява бавно до 600°C и се оставя да престои един час, което фиксира схемата. Успоредно с това съставът на лиганда се разгражда, като се отделят кислород и въглерод. Кислородът веднага се свързва с металните йони и образува с тях оксиди, които имат полупроводникови свойства – получават се заготовки за диоди и транзистори. Изгарянето на въглерода образува графеново покритие върху нанопроводниците и елементите, което ги предпазва от окисление и подобрява проводимите им свойства.

Учените са показали, че предложената технология дава възможност да се създават елементи, чувствителни както към светлина, така и към електрически ток. При такова производство има много по-малко брак. Скоростта на производство на чипове е много по-висока, отколкото в съвременните фабрики за полупроводници.