Johns Hopkins araştırmacıları, mikroçip üretiminin sınırlarını zorlayabilecek yeni malzemeler ve bir süreç ortaya çıkardı. Çalışmaları, akıllı telefonlardan uçaklara kadar her şeyde kullanılan daha küçük, daha hızlı ve daha uygun fiyatlı çipler vaat ediyor. Ekip, çıplak gözle görülemeyecek kadar küçük devreler üretmenin bir yolunu geliştirdi. Bu süreç hassas ve ekonomik olup, büyük ölçekli üretim için uygun bir yol sunuyor.
YOL HARİTALARI VE ENGELLER
Johns Hopkins Üniversitesi’nde kimya ve biyomoleküler mühendisliği alanında Bloomberg Seçkin Profesörü olan Michael Tsapatsis, şirketlerin 10–20 yıl sonrası için yol haritaları olsa da, üretim hattında malzemeleri hızlı ve kesin hassasiyetle ışınlayarak süreci ekonomik kılacak kadar küçük parçaların basımı için gereken yöntemlerin bir engel oluşturduğunu vurguluyor. Tsapatsis’e göre bu kadar küçük formatları basmak için gereken gelişmiş lazerler halihazırda mevcut; asıl zorluk, giderek daha küçük mikroçipleri işleyebilecek malzeme ve süreçleri bulmaktı.
B-EUV DAYANIKLI REZİST
Mikroçipler, temel işlevleri yerine getiren gömülü devrelere sahip düz silikon parçalardır. Üreticiler, silikon gofretleri ‘rezist’ adı verilen radyasyona duyarlı bir malzemeyle kaplar; radyasyon ışını reziste çarptığında gofret üzerinde desenler ve devreler oluşturan kimyasal reaksiyonlar başlar. Geleneksel yöntemler, en küçük detayları oymak için gereken yüksek güçlü radyasyon altında zorlanır. Tsapatsis’in laboratuvarı ve Fairbrother Araştırma Grubu tarafından yapılan önceki çalışmalar, “aşırı ultraviyole radyasyonun ötesine” (B-EUV) dayanabilen metal-organik bileşiklerden yapılmış rezistleri tanıtmıştı. Çinko gibi metaller B-EUV ışığını emer ve imidazol adlı organik bir madde üzerinde kimyasal dönüşümleri tetikleyen elektronlar üretir.
NANOMETRE KALINLIK KONTROLÜ
Bu, bilim insanlarının nanometre hassasiyetinde kalınlığı kontrol ederek silikon-gofret ölçeğinde çözeltiden imidazol bazlı metal-organik rezistleri başarıyla biriktirdikleri ilk zamanlardan biri oldu. Bu dirençleri oluşturmak için araştırmacılar, Johns Hopkins, Doğu Çin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Soochow Üniversitesi, Brookhaven Ulusal Laboratuvarı ve Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’ndan alınan deneyleri ve modelleri birleştirdi.
KİMYA TASARIM AVANTAJI
Kimyasal sıvı biriktirme (CLD) metodolojileri, çeşitli metal-imidazol kombinasyonlarının hassas tasarlanmasına ve hızlı testine olanak tanıyor. Tsapatsis, metal ve imidazol iki bileşenini ayarlayarak ışık emilim verimliliğinin ve takip eden reaksiyonların kimyasının değiştirilebileceğini; bunun da yeni metal-organik eşleşmeler yaratmaya kapı araladığını belirtiyor. Araştırma ekibi, bu kimya için en az 10 farklı metal ve yüzlerce organik maddenin potansiyel aday olduğunu vurguluyor.
GELECEK DALGA BOYLARI
Ekip, önümüzdeki on yıl içerisinde üretimde kullanılmaya başlanması beklenen B-EUV radyasyonuna özel kombinasyonları test etmeye başladı. Farklı dalga boylarının farklı elementlerle farklı etkileşimlere sahip olduğu; bu nedenle bir dalga boyunda zayıf kalan bir metalin diğerinde üstün performans gösterebileceği ifade ediliyor. Tsapatsis’in değerlendirmesine göre çinko, klasik aşırı ultraviyole (EUV) için ideal olmasa da, B-EUV için en iyi adaylardan biri.
SERİ ÜRETİME UYUM
Malzeme bilimi ve süreç tasarımındaki bu atılım, daha küçük, daha hızlı ve daha verimli mikroçiplere yönelik yarışı hızlandırabilir ve önümüzdeki yıllarda elektronik üretimini yeniden şekillendirebilir. Yeni yaklaşım, hassasiyet ile ekonomiyi aynı potada eriterek seri üretime uyarlanabilecek bir çözüm ortaya koyuyor.
KÜRESEL İŞBİRLİĞİ AĞI
Projede yer alan çok paydaşlı uluslararası işbirliği, laboratuvar ölçekli bulguların endüstriyel süreçlere aktarılmasını kolaylaştırıyor. Deney-model eşleşmesi, malzeme-süreç eşoptimizasyonu ve B-EUV’ye özgü rezist kimyasının hızla olgunlaşması hedefleniyor.
