新途徑!無需光刻膠,多種納米材料通過光刻形成圖案
構(gòu)成現(xiàn)代計算機基礎(chǔ)元器件是一個十分微小的開關(guān),它又稱為“晶體管”。然而,說起晶體管的制造,其中“光刻技術(shù)"起到了十分重要的作用。光刻技術(shù)的成熟度,直接決定了單位圓晶片上可以集成的晶體管數(shù)目。目前,最先進的光刻技術(shù)能夠在單顆芯片內(nèi)集成幾十億個晶體管。
顧名思義,光刻技術(shù)就是通過光線刻出圖案。光刻技術(shù)相當復(fù)雜,在這里我為大家粗略地介紹一下基本原理:它利用光致抗蝕劑(或稱光刻膠)感光后因光化學(xué)反應(yīng)而形成耐蝕性的特點,將掩模版上的圖案刻制到被加工表面上。
其大概過程如下:首先,讓紫外線通過印著芯片復(fù)雜電路圖案的掩膜版照射到硅基片上,引起曝光區(qū)域的光刻膠發(fā)生化學(xué)反應(yīng);然后再用顯影液溶解未感光的光刻膠,從而使得掩膜版上的圖案被復(fù)制到光刻膠薄膜上;最后,再利用刻蝕技術(shù),將圖案轉(zhuǎn)移到硅基片上。通過反復(fù)多次以上的步驟,最終在材料上制造出晶體管。
可是這個方案有它的局限性,只有少數(shù)材料能夠通過這種方式形成圖案。這種方案一開始是為了硅而設(shè)計的。雖然半個世紀以來,硅材料一直在電子世界處于支配地位,但是目前也正面臨各種瓶頸和挑戰(zhàn),科學(xué)家們現(xiàn)在正在尋找下一代的新材料。
然而,近些年來納米材料(微小的金屬或者半導(dǎo)體晶體)引起了科學(xué)界的廣泛興趣。它們具有獨特的特性,非常適合制造電子設(shè)備。盡管納米材料對于未來電子設(shè)備來說很有前途,然而將它們變成復(fù)雜結(jié)構(gòu)的方法,目前來說還十分有限的,而且是小規(guī)模的。
最近,美國芝加哥大學(xué)和阿貢國家實驗室的科學(xué)家們創(chuàng)新探索出一種新方法。它無需使用光刻膠,能夠精準地將多種納米材料光刻成圖案。這些圖案的材料可以是金屬、半導(dǎo)體、氧化物或者磁性材料等等。
這項新技術(shù)稱為“DOLFIN”,它通過一種將不同的納米材料直接制作成“油墨”工藝,避開了放置光刻膠的需要。Talapin 和他的團隊仔細設(shè)計了單個粒子的化學(xué)涂層,這些涂層可以和光反應(yīng)。
如果你通過圖案化的掩膜將光線照射到下方的納米粒子層上,就可以用它們連接成有用的電子器件。
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