MIT schrijft met lasers details van 25 nanometer

8 augustus 2008
Onderzoekers aan het Massachusetts Institute of Technology zijn erin geslaagd om details met een breedte van slechts 25 nanometer op een chip te zetten. Op dit moment is de halfgeleiderindustrie nog bezig met de overstap van 45 nanometer naar 32 nanometer. Intel hoopt deze stap volgend jaar te nemen.

De volgende stap, van 32 naar 25 nanometer, wordt voorzien voor de periode 2013 tot 2015. Met dermate fijne details kunnen chips met een zeer hoge integratiedichtheid worden gemaakt. Over het algemeen zijn dergelijke chips snel doordat de signalen slechts beperkte afstanden hoeven te overbruggen.

De halfgeleiderindustrie heeft zijn zinnen gezet op het steeds kleiner maken van de onderdelen op chips, omdat het ook kan bijdragen aan het kleiner maken van de chips zelf. Zijn de chips kleiner, dan kunnen er meer tegelijk op een wafer worden gezet, waardoor de productiekosten per chip lager uitvallen.
De productiekosten zijn een doorlopende bron van zorg voor de makers van chips. De nieuwe techniek van het MIT lijkt hiervoor een oplossing te bieden. Door gebruik te maken van nanotechnologie hoeven geen ingewikkelde belichtingsmaskers meer te worden gemaakt. Ook het onderdompelen van het siliciumsubstraat in een vloeistof om lichtverstrooiing tegen te gaan en zo fijne details te kunnen etsen, is niet meer nodig.

De bedenkers van de nieuwe techniek, Mark Schattenburg en Ralf Heilmann, gebruiken de zogeheten interferentie lithografie om zeer fijne details te maken. Een eerste ‘baksel’ bestaat uit walletjes met een dikte van 25 nanometer met een tussenruimte van eveneens 25 nanometer. Bij interferentie lithografie (kortweg IL) ontstaan patronen door twee laserbundels op elkaar te laten schijnen. Door de frequentie van het laserlicht en de afstand en afmetingen van de lichtvlekken nauwkeurig te kiezen, kan een bepaald patroon worden gevormd. Dat wordt dan gebruikt om het siliciumoppervlak te voorzien van patronen.

Bij het onderzoek aan het MIT werd een bijzondere vorm van IL gebruikt, die Scanning Beam Interference Lithography (SBIL) is gedoopt. Bij deze manier van werken wordt het substraat onderworpen aan een trilling waardoor een ander interferentiepatroon kan ontstaan. Het plakje silicium wordt bewogen door geluidsgolven, met een frequentie in de buurt van de 100 MHz. De frequentie wordt licht gewijzigd, afhankelijk van het patroon dat op het oppervlak van het silicium moet worden geschreven.

Deze manier van werken zorgt ervoor dat bepaalde patronen steeds maar weer herhaald kunnen worden, met eenzelfde precisie. Het resultaat is een structuur met een zeer grote regelmaat, die kan dienen als basis voor een halfgeleiderschakeling of een geavanceerd type zonnecel. De volgende stap wordt het nog verder verkleinen van de spoorbreedte. De onderzoekers hopen dan structuren te maken van 12 nanometer. De onderzoekers werden bijgestaan door twee promovendi, Chih-Hao Chang en Yong Zhao. De eerste ontwikkelde een systeem om een beeld zodanig te vervormen dat het door een bewegende laserstraal onvervormd kan worden getekend, Zhoa schreef een algoritme waarmee de fase van het laserlicht uiterst precies gemeten kan worden.

De eerste chips volgens dit procédé zijn gemaakt in een eigen laboratorium van MIT, met een financiële ondersteuning van NASA en de National Science Foundation (NSF).

spoorbreedtes
 
Lees het hele artikel
Je kunt dit artikel lezen nadat je bent ingelogd. Ben je nieuw bij AG Connect, registreer je dan gratis!

Registreren

  • Direct toegang tot AGConnect.nl
  • Dagelijks een AGConnect nieuwsbrief
  • 30 dagen onbeperkte toegang tot AGConnect.nl

Ben je abonnee, maar heb je nog geen account? Neem contact met ons op!