Atominohut materiaali sirunvalmistuksen maskiksi

”Kun sirut pienenevät, valmistusprosessista tulee paljon vaativampi”, sanoo Penn Staten professori Saptarshi Das. ”Niiden kuvioiden määrittämiseen käytetyn maskin on kestettävä erittäin ankaria prosessointiolosuhteita.

Nyt Das ja joukko kansainvälisiä tutkijoita raportoivat tutkimuksessaan, että atomaarisen ohut kaksiulotteinen materiaali, kromoksikloridi (CrOCl), on huomattavasti suorituskykyisempi kuin perinteiset sirujen valmistuksessa käytettävät kovamaskimateriaalit.

Puolijohdevalmistajat ovat luottaneet pitkälti tunnettuihin koviin maskimateriaaleihin, kuten piidioksidiin, piinitridiin, alumiinioksidiin, kromiin, nikkeliin, titaaninitridiin jne. Mutta tutkijoiden mukaan ratkaisu voi olla 2D-metallioksihalogenidit, kuten kromioksikloridi ja niobiumoksikloridi.

Tutkimuksen toinen kirjoittaja Ziheng Chen, selitti, että materiaalin kerrostettu kiderakenne on avainasemassa näissä edullisissa ominaisuuksissa.

”Tämä 2D-materiaali on kuin lasagnea”, Chen sanoi. ”Se on kerros kerrokselta etenevä rakenne.”

Kerrosten välisten vahvojen kemiallisten sidosten sijaan levyt pysyvät löyhästi yhdessä ja kun plasma pommittaa pintaa, se muodostaa passivointikerroksen, joka sitten muuttuu kemiallisesti inertiksi ja suojaa alla olevaa materiaalia lisäreaktioilta.”

Das ja hänen tiiminsä löysivät myös toisen edun 2D-kromioksikloridilla perinteisiin koviin maskeihin verrattuna: Se voidaan kuvioida erikseen ja sitten siirtää herkille materiaaleille, kuten joustaville muoveille tai lasille, käytettäväksi joustavassa elektroniikassa tai erikoistuneissa anturialustoissa.

Dasin mukaan löytö, että kromioksikloridi kykeni käsittelemään altistumista plasmalle, voisi toimia herkempien materiaalien kanssa, oli odottamaton.

”Emme oikein odottaneet, että tästä kromioksikloridista tulisi kovaa maskimateriaalia”, Das sanoi. ”Se oli kokeellinen sattuma.”

Alun perin tiimi yritti syövyttää sitä täysin eri projektia varten. Mutta toisin kuin muiden 2D-materiaalien kanssa, tutkijat havaitsivat, etteivät he pystyneet syövyttämään sitä.

Tämä yllätys johti tiimin testaamaan kromioksikloridin todellista kestävyyttä.

Mutta ennen kuin teknologiaa voidaan skaalata teolliseen käyttöön, on kuitenkin vielä tehtävä lisätutkimuksia. Tähän mennessä demonstraatiot on tehty pienillä, kuoriutuneilla materiaalihiutaleilla. Jotta materiaalia voitaisiin käyttää valmistuksessa, se olisi kasvatettava tasaisesti kokonaisten kiekkojen poikki.

Aiheesta aiemmin:

Kuvioiden etsaus atomien tasolla