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研究人員將自組裝技術延伸至10奈米製程節點

上網時間: 2007年08月15日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:10奈米  自組裝  共聚合物 

加拿大Alberta大學日前展示了一種將設計尺寸縮小到10奈米節點的技術──該節點已超越了國際半導體技術藍圖(ITRS)中的2020年目標。

傳統的微影(lithogaphic)工具首先會製作出一個微米級的資料匯流排(data bus),隨後製作出各個線寬10nm的奈米級圖案(patterning),然後,利用自組裝(self-assembling)區塊共聚合物(block copolymer)把這些線插入到匯流排之中。不同的區塊聚合物能自組裝任何重覆的圖案,包括做為導線的奈米線,以及用於超密(ultra-dense)快閃記憶體的奈米粒子。

「我們使用自組裝區塊共聚合物已有一段時間了,大多數是為浮動閘製作奈米粒子,但這是第一次我們能夠用它們作為連續的奈米級導線的模板(templates)。」Alberta大學教授Jillian Buriak解釋。

正規的聚合物(polymers)擁有單一的形狀或一長串稱為“區塊(block)”的結構;另一方面,區塊共聚合物則是刻意將兩個不相容的聚合物區塊配對,形成兩倍長度一長串分子。技術上,兩個相反的分子結構──就像油和水──它們的兩端是共價連接(covalently bonded),因而形成超長的分子,這些分子會自動翻轉方向排列成行。因此,自動平行排列(self-aligned side-by-side)的分子改變聚合物區塊,因而形成10nm寬的完美行列。

過去研究人員已經證明其它週期性晶格(periodic lattice)結構,如為浮動閘快閃記憶體製作奈米粒子,但最近的成果則首次展示了在矽晶片上為匯流排實現了奈米金屬線。

「我們採用區塊共聚合物的原因在於它們與現有的矽製程相容,」Buriak表示:「我們盡可能不改變傳統晶片製程──只是把特殊的共聚合物當作一般的聚合物來使用,然後他們能自動組裝成你想要的那種奈米結構──就像用於匯流排的平行線或用於浮動閘的奈米粒子一樣。」

區塊共聚合物能被設計來創新幾乎任何可想像的奈米級圖案,Alberta大學的研究人員聲稱,所有種類的陣列都能透過這種方式形成圖案。

首先,傳統的微影製程鋪下一層基本圖案,如用於生成匯流排的30nm深、1.38微米寬的蝕刻溝。然後,在整個溝的寬度內,區塊共聚合物自組裝在匯流排中的各條導線。在這種情形下,10nm寬的平行佈線被分成一條匯流排的30條平行線,其線間隔為36nm。

在共聚合物自組裝為奈米線之後,採用電漿(plasma)製程可以用金屬原子替換掉10nm寬的共聚合物,與此同時,其他36nm寬的共聚合物線被蝕刻掉,留下每一條寬為10nm的30條平行金屬線。該匯流排長50微米,長寬比為5000:1。

「我們現在計劃去證明我們能製成銅、鋁和其它傳統金屬的匯流排,因而取代我們首次示範所採用的金和白金,」Buriak表示。她並指出,目前研究的最大障礙就在於整合:「我們的區塊共聚合物就像一般的聚合物一樣,必須與光學微影技術(photolithography)一起使用,並支援新一代製程使用的超紫外光、奈米壓印(nanoimprint)微影等技術。」

(參考原文:Self-assembly extends to 10 nanometers)

(R. Colin Johnson)




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