Для увеличения скорости обработки и снижения энергопотребления электронных устройств, микроэлектронной промышленности продолжает настаивать на меньших и меньших размеров. Транзисторы в современных сотовых телефонах обычно 10 нанометров (Нм) вдоль. что эквивалентно примерно 50 атомов кремния широко, или меньше. Масштабирование транзисторов внизу эти измерения с высокой точностью требует современных материалов для литографии — главная техника для печати элементов электрической схемы на кремниевых подложек для производства микросхем. Одна из проблем заключается в разработке надежных «сопротивляется», или материалов, которые используются в качестве шаблонов для перенесения контура выкройки на устройстве-полезные субстраты, такие как кремний.
Теперь, ученые из Центра функциональных наноматериалов (CFN по) — американское министерство энергетики (Doe) Управление по науке пользователей помещений в Брукхейвенской национальной лаборатории — использовали недавно разработанный метод инфильтрации синтеза для создания сопротивляется, которые сочетают в себе органического полимера Поли(метилметакрилата), или PMMA, с неорганического оксида алюминия. Благодаря своей низкой стоимости и высоким разрешением, ПММА является наиболее широко используемым резиста в электронно-лучевой литографии (РПЗ), вид литографии, в которой электроны используются для создания шаблона рисунка. Однако, на сопротивление толщин, необходимых для создания объектов сверхмалых размеров, узоры, как правило, начинают деградировать, когда они врезаются в силикон, то, чтобы производить требуемые высокое аспектное отношение (высота к ширине).
Как сообщается в документе, опубликованном онлайн 8 июля в журнале материалы химия c, эти «гибридные» органо-неорганические резисты обладают высокой контрастностью литографических и включить кучность высокого разрешения кремниевых наноструктур с высоким характеристическим отношением. Путем изменения количества оксида алюминия (или другой неорганический элемент) проникли в ПММА, ученые могут настраивать эти параметры для конкретных приложений. Например, следующее поколение запоминающих устройств, таких как флэш-накопители будут основаны на трехмерной структуре укладки, чтобы увеличить объем памяти плотностью, поэтому чрезвычайно высокий коэффициент сжатия желательно; с другой стороны, очень высокое разрешение-важнейшая характеристика для будущих процессоров чипы.
«Вместо того, чтобы совершенно новые пути синтеза, мы использовали существующую сопротивляться, недорогой оксида металла, и общего оборудования можно встретить почти в каждой наноматериалов предприятия», — сказал первый автор Нихил Tiwale, работал научным сотрудником в глядя на электронных наноматериалов группы.
Хотя другие гибридные резисты были предложены, большинство из них требуют высоких доз электронов (интенсивностей), включают комплекс методов химического синтеза, или иметь дорогую фирменную композиции. Таким образом, эти резисты не являются оптимальными для высокой скорости, большой объем производство следующего поколения электроники.
Расширенный нанолитографии для больших объемов производства
Условно, микроэлектронной промышленности опиралась на оптической литографии, разрешение которого ограничена длиной волны света, что сопротивляться не подвергается риску. Однако РПЗ и другие методы нанолитографии, таких как экстремальной ультрафиолетовой литографии (EUVL) может подтолкнуть этот предел из-за очень малой длины волны электронов и высокой энергии ультрафиолетового света. Основное различие между двумя методами является процесс воздействия.
«В РПЗ, вам нужно написать все области нужно вывести построчно, вроде как делает набросок карандашом», — сказал Tiwale. «Напротив, в EUVL, вы можете выставить всю площадь в один выстрел, сродни с фотографией. С этой точки зрения, РПЗ отлично подходит для исследовательских целей, и EUVL лучше подходит для больших объемов производства. Мы считаем, что подход, который мы продемонстрировали на РПЗ может быть непосредственно применены для EUVL, что компаний, включая Samsung недавно начали использовать для разработки производственных процессов для их 7 нм технологический узел».
В этом исследовании ученые использовали наслаивания (ALD) системы — стандартное оборудование наноматериалов для нанесения сверхтонких пленок на поверхности — объединить PMMA и оксида алюминия. После размещения подложки с покрытием из тонкой пленки из ПММА в АЛД реакционную камеру, они ввели паров алюминия прекурсор, который рассеивается через крошечные молекулярные поры в матрице ПММА связывать с химическими соединениями внутри полимерных цепей. Тогда они ввели еще один предшественник (например, воды), которые реагировали с первым предшественником для формирования оксида алюминия в матрице ПММА. Эти действия составляют один цикл обработки.
Затем команды выполнили РПЗ с гибридной сопротивляется, что было до восьми циклов обработки. Для характеристики контрастности резистов под различными дозами электронов, ученые измеряли изменение толщина резиста в открытые участки. Высота карты, созданные с помощью атомного силового микроскопа (микроскоп с атомарно-острый кончик для отслеживания рельефа поверхности) и оптических измерений, полученных с помощью эллипсометрии (методика определения толщины пленок основан на изменении поляризации света, отраженного от поверхности) показало, что толщина плавно меняется с низким количеством циклов обработки, но быстро с дополнительных циклов, т. е. высшим содержанием оксида алюминия.
«Контраст относится к как быстро противостоять изменениям после воздействия электронного пучка», — пояснил Чан Ен Нам, а материалы ученого глядя на электронных наноматериалов группы, который курировал проект и задумал в сотрудничестве с Jiyoung Ким, профессор кафедры материаловедения и инженерии в Университете штата Техас в Далласе. «Резкое изменение высоты открытыми регионов предполагает увеличение резиста контраст для большего количества циклов инфильтрация — почти в шесть раз выше, чем исходного ПММА резиста».
Ученые также использовали гибрид устойчив к схеме периодического прямые линии и «локти» (пересекающиеся линии) в кремниевых подложках, и сравнил скорость травления резисты с субстратами.
«Вы хотите кремния будет травится быстрее, чем сопротивляться; в противном случае сопротивление начинает деградировать», — сказал нам. «Мы обнаружили, что селективность травления нашей гибридной сопротивление выше, чем у дорогостоящей фирменной сопротивляется (например, ЗПО) и методы, которые используют промежуточный «жесткий» слой-маску, таким как диоксид кремния, чтобы предотвратить шаблон деградации, но которые требуют дополнительных шагов обработки.»
В будущем группа будет изучать, как гибрид устойчив реагировать на крайнего воздействия. Они уже начали с помощью мягкого рентгеновского излучения (диапазон энергий, соответствующей длине волны крайнего УФ-свет) в Брукхейвенской национальной синхротронным излучением в области II (NSLS-II), и надеются использовать специальную крайнего частей, выполняемых центром рентгеновской оптики в Лоуренс Беркли Национальная лаборатория расширенный источник света (ВЛС) в сотрудничестве с отраслевыми партнерами.
«Поглощение энергии органический слой EUVL сопротивляется очень слабо», — сказал нам. «Добавление неорганических элементов, таких как олово или циркония, может сделать их более чувствительными к мощный свет. Мы смотрим вперед к исследовать, как наш подход может решить противостоять эксплуатационным требованиям EUVL».
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!