Los métodos tradicionales de fabricación de circuitos integrados no pueden satisfacer las demandas de la industria por mucho tiempo. Los investigadores de IBM buscan nanofabricación de circuitos integrados para la próxima generación de semiconductores.

IBM ha desarrollado varios materiales nuevos que permiten el depósito selectivo de materiales en características tan pequeñas como 15 nm.

Los métodos involucrados se describen en un artículo publicado en Materiales aplicados e interfaces por un equipo de IBM encabezado por Rudy Wojtecki. Los métodos tradicionales de fabricación que involucran revestimiento, diseño y decapado se pueden evitar mediante el uso de lo que se denomina deposición de capa atómica de área selectiva o SA-ALD.

Si bien el empleo de la deposición selectiva no es revolucionario, varias nuevas monocapas autoensambladas (SAM) desarrolladas en IBM ahora hacen posible que la deposición selectiva se aplique en una escala lo suficientemente pequeña como para ser relevante para la construcción de tecnología de punta. semiconductores.

Área seleccionada Deposición de capa atómica

El método descrito en el documento de IBM implica el depósito selectivo de material en áreas tan pequeñas como 15 nm, haciendo crecer una película en un área seleccionada, como lo ilustra el "Material 2" azul en la siguiente ilustración.

SA-ALD ilustrado. Reimpreso (adaptado) con permiso de ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10 (44), pp 38630-38637. Copyright (2018) American Chemical Society.

Como Rudy lo dice en un artículo que escribió para IBM, “Habilitando la fabricación más allá de 7 nm”, “Con los métodos tradicionales de fabricación, esto requeriría recubrir un sustrato con resistencia, modelar la resistencia a través de un paso de exposición, desarrollar la imagen, depositar un material inorgánico filma y luego quita la resistencia para darte un material inorgánico estampado. "Encontramos una forma de depositar esta película inorgánica de manera mucho más simple, utilizando un proceso autoalineado".

En la imagen de arriba, las áreas del Material 1 están "bloqueadas", por lo que la deposición de la capa atómica solo tiene lugar en el centro del Material 2.

La película ALD puede servir como un objetivo para la posterior construcción de un chip, permitiendo así la autoalineación, especialmente crítica en la pequeña escala de 7nm. Imagínese si un chip fuera como una cuadrícula de calles, con una capa que son las calles, y otra capa, perpendicular a las calles que son las avenidas.

Incluso si los métodos de fabricación de calles y avenidas fueran satisfactorios, si no se alinean correctamente entre sí, todo es en vano. La autoalineación asegura ese riesgo.

Esta micrografía electrónica de barrido muestra una película depositada selectivamente a diferentes aumentos e incluye un recuadro de tungsteno pre-modelado con áreas que contienen moléculas inhibitorias mostradas en azul. Imagen de IBM

En esencia, estos investigadores están trabajando hacia la capacidad de crecer de manera confiable componentes a nanoescala.

Las nuevas Monolayers autoensambladas de IBM (SAM)

IBM ha ido más allá de los reactivos disponibles y está desarrollando nuevos componentes SAM que hacen que este desarrollo sea factible. Son:

  1. Ácido octadecilfosfórico
  2. Componente que contiene urea
  3. Componente aromático
  4. Componente diyne fotorreactivo

El componente SAM que Habilita el nuevo método de IBM. Reimpreso (adaptado) con permiso de ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10 (44), pp 38630-38637. Copyright (2018) American Chemical Society.s

La ley de Moore finalmente anulada?

Hay pocas dudas de que la cantidad de transistores que se pueden cargar en un IC ya no se duplicará cada dos años. Como lo describe Rudy en su blog, "los procesos actuales de fabricación de semiconductores están cerca de los límites fundamentales, y la aparición de la IA está impulsando la demanda de arquitecturas informáticas no tradicionales, se requieren nuevos métodos para fabricar a nanoescala".

De hecho, el radio del átomo de hidrógeno en sí mismo es de aproximadamente 0,1 nanómetros, solo unas 100 veces las dimensiones que se analizan en el documento. Materiales aplicados e interfaces artículo. No hay mucho más que recorrer, y cada paso adelante de ahora en adelante para investigadores como Rudy Wojtecki y para organizaciones innovadoras como IBM será más difícil que el anterior.

Imagen destacada adaptada de IBM

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