一組來(lái)自麻省理工學(xué)院和芝加哥大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)的自組裝技術(shù)，或可讓超微型芯片成為現(xiàn)實(shí)，并推動(dòng)摩爾定律的芯片微縮之路繼續(xù)前進(jìn)。
過(guò)去幾十年以來(lái)，芯片制造商一直在尋求能讓其芯片持續(xù)微縮的方法，以便在單芯片上實(shí)現(xiàn)更高的集成度，開(kāi)發(fā)更高速和性能更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)。但芯片的微縮之路卻屢屢遭遇制程瓶頸，例如用于創(chuàng)建圖案的光波長(zhǎng)。
來(lái)自麻省理工學(xué)院和芝加哥大學(xué)的一群研究人員聲稱已經(jīng)找到了一種方法，可以開(kāi)發(fā)出更窄的線寬，并可望能應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)的大規(guī)模經(jīng)濟(jì)型生產(chǎn)設(shè)備中。
(圖片來(lái)源：MIT網(wǎng)站)
“芯片制程一直在尋求更微型的制造方法，但微縮制程的代價(jià)非常昂貴，”麻省理工學(xué)院的副教務(wù)長(zhǎng)兼化學(xué)工程教授Karen Gleason說(shuō)。今天，尺寸小于22納米(22nm，十億分之一米)的芯片工藝通常需要非常昂貴的極紫外光(EUV)光學(xué)技術(shù)，或是通過(guò)掃描芯片表面的電子束或離子束建立逐行掃描影像，這些方法都過(guò)于緩慢且昂貴。
研究人員提出的構(gòu)想集成了三種現(xiàn)有方法。首先會(huì)使用目前已被大量采用的光刻技術(shù)，用于在芯片表面上產(chǎn)生線路圖案。而后使用一種稱之為嵌段共聚物(block copolymer)的材料層──這是混合了二種聚合物材料，會(huì)自然地分離到交替的層或是其他通過(guò)旋涂溶液形成的可預(yù)測(cè)圖案。嵌段共聚物是由兩種不同高分子聚合物形成的鏈狀分子。
MIT的博士后研究生Han Kim介紹道，二個(gè)嵌段的尺寸可確定在沉積時(shí)將自行組裝的周期層尺寸或其他圖案。而后一個(gè)保護(hù)性的聚合物層會(huì)被放置在嵌段聚合物上，通過(guò)化學(xué)氣相沉積（chemical vapor deposition，CVD）的方式完成這一過(guò)程。這個(gè)過(guò)程是一大關(guān)鍵，它對(duì)嵌段聚合物的自組裝造成約束，迫使其形成垂直層而非水平層，
底層的光刻圖案將引導(dǎo)這些層的定位，但共聚物會(huì)自然地導(dǎo)致其寬度要比基線的寬度更小。同時(shí)由于頂部聚合物層還能圖案化，因而該系統(tǒng)可用于建立更加復(fù)雜的圖案，如微芯片的互連。
研究人員表示，目前大多數(shù)芯片都使用現(xiàn)有的光刻技術(shù)，CVD本身很容易理解，因此實(shí)施新技術(shù)會(huì)更加簡(jiǎn)單。不需要改動(dòng)設(shè)備，使用的也都是熟悉的材料，Gleason說(shuō)。
研究人員在《Nature Nanotechnology》期刊上發(fā)表了研究成果，共同作者包括MIT的博士后研究生Han Kim、研究生Priya Moni和教授Karen Gleason；以及來(lái)自芝加哥大學(xué)（University of Chicago）的博士后研究員Hyo Seon Suh和Paul Nealey教授，還有來(lái)自阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Argonne National Laboratory）的三位研究人員。這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)表示，雖然已經(jīng)有其他的方法能實(shí)現(xiàn)如此微型的線寬，但都無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)型生產(chǎn)。
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