Självmontering visar löfte om att utvidga Moores lag

Det är utmanande tider för datachipsingenjörer. En teknik som industrin har räknat med för att etsa de små egenskaperna hos de kommande generationerna av chips är fortfarande inte klar.

Känd som extrem ultraviolett litografi, eller EUV, ligger tekniken år efter schemat. Även om tillvägagångssättet fungerar, saknas UV-ljuskällor som är kraftfulla nog att etsa chips tillräckligt snabbt för massproduktion. 2012 investerade Intel 4 miljarder dollar i det holländska företaget ASML, en leverantör av tillverkningsutrustning, för att stärka arbetet med att fullända tekniken (se The Moore's Law Moon Shot ). Ledande chiptillverkare Samsung och TSMC har sedan dess lagt till 375 miljoner dollar av sina egna till ASML:s forskningssatsning, men det finns fortfarande ingen indikation på när EUV kan vara redo.

Ett radikalt alternativ till konventionell litografi ser nu allt mer lönsamt ut. Känd som riktad självmontering, det innebär att man använder lösningar av föreningar som kallas blocksampolymerer som sätter ihop sig själva till vanliga strukturer. Blocksampolymerer är uppbyggda av olika enheter (blocken) som föredrar att vara separata, som olja och vatten; lämnade ensamma producerar dessa föreningar vanligtvis virvlande, fingeravtrycksliknande mönster. Men om de styrs av ett förmönster av kemiska guider gjorda med konventionell litografi, producerar blocksampolymererna linjer och andra regelbundna mönster. Avgörande är att de slutliga mönstren kan ha mycket mindre detaljer än förmönstret. Ett slutligt mönster som gjorts på detta sätt kan sedan användas som mall för de kemiska processer som etsar in i en kiselskiva - samma process som är slutpunkten för konventionell litografi.

An Steegen, senior vice president för processteknologiutveckling på IMEC , ett mikroelektronikforskningscentrum i Leuven, Belgien, sade vid Semicon West halvledarindustrikonferens i San Francisco på onsdagen att självmontering ser ut att kunna förlänga livslängden för befintlig litografi, som ett alternativ till att byta till EUV. IMEC kan nu mönstra transistorliknande strukturer med en design som liknar Intels senaste chips och funktioner så små som 14 nanometer, sa hon. Vi väntar alla desperat på att EUV ska vara redo, men det finns alternativ, sa hon.

IMEC installerade världens första tillverkningslinje som kan använda självmontering i sin pilotfabrik 2012. Arbetet där har fokuserat på att minska fel i självmonterade strukturer genom förbättrade material och bättre förmönsterdesigner. Steegen uppskattar att tekniken kan vara redo för massproduktion någon gång runt 2017. Den generationen transistorer bör ha egenskaper så små som sju nanometer. De minsta transistorerna i kommersiell produktion idag har egenskaper så små som 14 nanometer.

State University of New York driver också en pilotproduktionslinje som kan styra självmontering vid sitt Center for Nanoscale Engineering i Albany. Christopher Borst, docent i nanoteknik, rapporterade vid Semicon att det nu på ett tillförlitligt sätt kunde skapa uppsättningar av upprepande linjer och fenliknande strukturer så små som 18 nanometer. Vi har utvecklat några mycket imponerande strukturer som kan ta sig in i enhetsprocesser, sa Borst. Grundförmågan visas för material och tillverkningsbarhet.

Självmontering är dock fortfarande inte helt kompatibel med massproduktion. Olösta problem inkluderar att hitta sätt att garantera renheten hos självmonterande material för att minimera defekter, säger Steegen. Branschen kommer också att behöva utveckla verktyg för att hjälpa chipdesigners att ta fram de vägledande mönster som behövs för att få en självmonterande blandning att skapa den önskade slutliga designen.

Dölj