使半导体智能化、小型化的方法

密苏里大学的工程师们提出了一种新颖的新技术,不仅可以设计智能半导体,还可以设计紧凑。

通过密苏里大学 2022年9月9日
制造半导体的新方法:氧化锌原子层沉积后功能化区的拓扑(A)和相位(B)图像。密苏里大学提供

半导体的见解

  • 密苏里大学的两名研究人员发明了一种设计半导体的新方法。
  • 利用电子束,他们能够在半导体上创造出所需的图案,这是一项在工业中不常用的技术。

Matthias Young和Matt Maschmann在最近一期的杂志上概述了他们创造紧凑半导体技术的概念证明纳米选择并与技术进步办公室合作,申请了这项工作的专利。现在,他们希望扩大和优化这一过程,使其在工业上可行。

“目前还不实用,但我们希望采用底层机制,使其可扩展,并对半导体行业产生吸引力,”麻省理工学院副教授Maschmann说机械与航空航天工程

半导体是由多层薄膜构成的,每层薄膜都被沉积或蚀刻成影响其功能的特定图案。在加工步骤之间调整模式使得制造过程特别复杂。Young和Maschmann发明的新工艺是一种不同类型的技术,称为区域选择性原子层沉积(as - ald)。

“为了制造这些微芯片,你需要在纳米尺度上控制物质;你需要控制原子的位置,以及材料在比人类头发丝小一千倍的尺度上的位置。生物医学、生物和化学工程.“为了更快的计算机,你需要在更小的尺度上控制物质,接近原子的大小。”

目前,AS-ALD使用自组装单层来阻止材料在不需要的区域沉积。从本质上讲,一种液体被扩散到具有所需图案的硅片上。类似于模板,它允许液体覆盖特定的空间而不覆盖不需要的区域。

Young和Maschmann采取了相反的方法。他们使用电子束作为“铅笔”准确地在他们想要的地方写下图案。

他们在低压水蒸气中工作,在与电子束的碰撞中分离水分子。该反应的一个副产物是羟基分子群,这是原子层沉积所需的初始化学功能化层。

“这不是一个常见的环境,有水蒸气和聚焦电子束,”Maschmann说。

这就是这项工作的美妙之处,杨说,他在化学方面有一个联合任命。它将他的团队在原子层沉积方面的专业知识与Maschmann在碳纳米材料方面的工作结合起来,并以新的方式使用电子显微镜。

这项研究是在MU材料科学与工程学院(MUMSEI),去年开放,以促进跨学科工作。

“这正是我们希望在研究所内发生的事情,”MUMSEI的联合主任Maschmann说。“当你共享空间时,你开始发现以前可能不明显的共同兴趣。我们能够利用这一点。”