Công nghệ sản xuất chip 'Beyond EUV' đẩy kỹ thuật in thạch bản tia X mềm đến gần hơn với siêu thách thức-NA EUV

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Johns Hopkins đã tiết lộ một phương pháp mới để sản xuất chip sử dụng tia laser có bước sóng 6,5nm ~ 6,7nm - còn được gọi là tia X-mềm - có thể tăng độ phân giải của các công cụ in thạch bản lên 5nm trở xuống, Cosmos đưa tin, trích dẫn một bài báo đăng trên tạp chí Nature.

Các nhà khoa học gọi phương pháp của họ là 'ngoài-EUV' -, gợi ý rằng công nghệ của họ có thể thay thế-kỹ thuật in thạch bản EUV tiêu chuẩn công nghiệp - nhưng các nhà nghiên cứu thừa nhận rằng họ hiện phải mất nhiều năm nữa mới xây dựng được ngay cả một công cụ B-EUV thử nghiệm.

Tia X-mềm có thể thách thức Hyper-NA. Trên giấy

Các chip tiên tiến nhất hiện nay được chế tạo bằng kỹ thuật in thạch bản EUV, hoạt động ở bước sóng 13,5 nm và có thể tạo ra các tính năng nhỏ tới 13nm (Thấp-NA EUV với khẩu độ số 0,33), 8nm (Cao-NA EUV 0,55 NA) hoặc thậm chí 4nm ~ 5nm (Hyper-NA EUV trên 0,7 – 0,75 NA) với chi phí cực kỳ phức tạp của hệ thống in thạch bản có quang học rất tiên tiến có giá hàng trăm triệu đô la.

Bằng cách sử dụng bước sóng ngắn hơn, các nhà nghiên cứu từ Đại học Johns Hopkins có thể tăng cường độ phân giải nội tại ngay cả với các thấu kính có NA vừa phải. Tuy nhiên, họ phải đối mặt với nhiều thách thức với B-EUV.

Thứ nhất, nguồn sáng B‑EUV vẫn chưa sẵn sàng. Nhiều nhà nghiên cứu đã thử nhiều phương pháp tạo ra bức xạ bước sóng 6,7 nm (ví dụ: laser gadolinium-tạo ra plasma), nhưng không có phương pháp tiếp cận tiêu chuẩn-ngành nào. Thứ hai, những bước sóng ngắn hơn này - do năng lượng photon cao - tương tác kém với các vật liệu quang dẫn truyền thống được sử dụng trong sản xuất chip. Thứ ba, vì hầu hết mọi thứ đều hấp thụ ánh sáng có bước sóng 6,5nm ~ 6,7nm thay vì phản xạ nên gương được phủ nhiều lớp cho loại bức xạ này chưa được sản xuất trước đây.

Cuối cùng, các công cụ in thạch bản này phải được thiết kế từ đầu và hiện tại, không có hệ sinh thái nào hỗ trợ thiết kế với các thành phần và vật tư tiêu hao. Tóm lại, việc xây dựng một máy B{1}}EUV (hoặc máy X{2}}X mềm?) đòi hỏi những đột phá về nguồn sáng, gương chiếu, điện trở và thậm chí cả các vật tư tiêu hao như hạt hoặc mặt nạ quang.

Giải quyết từng thách thức một

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Johns Hopkins, do Giáo sư Michael Tsapatsis đứng đầu, đã khám phá cách một số kim loại có thể cải thiện sự tương tác giữa ánh sáng B-EUV (bước sóng khoảng 6 nm) và chống lại các vật liệu được sử dụng trong sản xuất chip (tức là chúng không hoạt động trong các thử thách khác liên quan đến tia X{4}}mềm).

Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các kim loại như kẽm có thể hấp thụ ánh sáng B{0}EUV và phát ra các electron, sau đó kích hoạt phản ứng hóa học trong các hợp chất hữu cơ được gọi là imidazole. Những phản ứng này giúp khắc các mẫu rất tinh xảo lên các tấm bán dẫn.

Điều thú vị là, mặc dù kẽm hoạt động kém với ánh sáng EUV 13,5nm truyền thống nhưng nó lại trở nên hiệu quả cao ở các bước sóng ngắn hơn, làm nổi bật tầm quan trọng của việc kết hợp vật liệu với bước sóng phù hợp.

Để áp dụng các hợp chất hữu cơ-kim loại này vào các tấm silicon, các nhà nghiên cứu đã phát triển một kỹ thuật gọi là lắng đọng chất lỏng hóa học (CLD). Phương pháp này tạo ra các lớp vật liệu mỏng,{1}}giống gương được gọi là aZIF (khung imidazolate zeolitic vô định hình), phát triển với tốc độ 1nm mỗi giây. CLD cũng cho phép thử nghiệm nhanh các kết hợp imidazole kim loại khác nhau, giúp dễ dàng khám phá các cặp tốt nhất cho các bước sóng in thạch bản khác nhau. Mặc dù kẽm rất phù hợp với B-EUV nhưng nhóm nghiên cứu lưu ý rằng các kim loại khác có thể hoạt động tốt hơn ở các bước sóng khác nhau, mang lại sự linh hoạt cho các công nghệ sản xuất chip trong tương lai.

Các nhà nghiên cứu tiết lộ rằng cách tiếp cận này cung cấp cho các nhà sản xuất một hộp công cụ gồm ít nhất 10 nguyên tố kim loại và hàng trăm phối tử hữu cơ để tạo ra các điện trở tùy chỉnh phù hợp với các nền tảng in thạch bản cụ thể.

Bản tóm tắt

Mặc dù các nhà nghiên cứu không giải quyết được toàn bộ thách thức của B{0}}EUV (ví dụ: nguồn điện, mặt nạ), nhưng họ đã giải quyết được một trong những nút thắt quan trọng nhất: tìm ra vật liệu điện trở có thể hoạt động với ánh sáng có bước sóng 6nm. Họ đã tạo ra quy trình CLD để áp dụng các màng mỏng, đồng nhất của khung imidazolate zeolitic vô định hình (aZIF) lên các tấm silicon. Họ đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng một số kim loại nhất định (như kẽm) có thể hấp thụ ánh sáng tia X-mềm và phát ra các electron kích hoạt phản ứng hóa học trong chất điện trở dựa trên imidazole{7}}.

Có rất nhiều thách thức cần giải quyết với B{0}}EUV và công nghệ này chưa có lộ trình rõ ràng để tiếp cận thị trường đại chúng. Tuy nhiên, quy trình CLD có thể được sử dụng khá rộng rãi, cả trong ứng dụng bán dẫn và không bán dẫn.

TheoPhần cứng của Tom trên Google Tin tức, hoặcthêm chúng tôi làm nguồn ưa thích, để nhận tin tức, phân tích và đánh giá cập nhật của chúng tôi trong nguồn cấp dữ liệu của bạn. Hãy nhớ nhấp vào nút Theo dõi!