一組來自麻省理工學(xué)院和芝加哥大學(xué)的研究人員開發(fā)的自組裝技術(shù)，或可讓超微型芯片成為現(xiàn)實，并推動摩爾定律的芯片微縮之路繼續(xù)前進。
過去幾十年以來，芯片制造商一直在尋求能讓其芯片持續(xù)微縮的方法，以便在單芯片上實現(xiàn)更高的集成度，開發(fā)更高速和性能更強大的計算機。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。
來自麻省理工學(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)濟型生產(chǎn)設(shè)備中。
(圖片來源：MIT網(wǎng)站)
“芯片制程一直在尋求更微型的制造方法，但微縮制程的代價非常昂貴，”麻省理工學(xué)院的副教務(wù)長兼化學(xué)工程教授Karen Gleason說。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，會自然地分離到交替的層或是其他通過旋涂溶液形成的可預(yù)測圖案。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，二個嵌段的尺寸可確定在沉積時將自行組裝的周期層尺寸或其他圖案。而后一個保護性的聚合物層會被放置在嵌段聚合物上，通過化學(xué)氣相沉積（chemical vapor deposition，CVD）的方式完成這一過程。這個過程是一大關(guān)鍵，它對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，但共聚物會自然地導(dǎo)致其寬度要比基線的寬度更小。同時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，因此實施新技術(shù)會更加簡單。不需要改動設(shè)備，使用的也都是熟悉的材料，Gleason說。
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，還有來自阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）的三位研究人員。這個研究團隊表示，雖然已經(jīng)有其他的方法能實現(xiàn)如此微型的線寬，但都無法實現(xiàn)大規(guī)模的經(jīng)濟型生產(chǎn)。
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