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表面和界面

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纳米技术的开裂方法

15 May 2012
裂缝运行波浪和直线

对于大多数制造商来说,裂缝通常是要避免的–半导体行业也不例外。但现在韩国的工程师已经示出了如何启动,然后控制纳米尺寸裂缝的扩散可以用于在硅晶片中产生预先设计的图案。他们说,他们的方法提供了对常规光刻的潜在更快和更便宜的替代,用于制造集成电路。

当具有不匹配的晶体结构的两种材料彼此叠加时,裂缝可以形成。压力在材料之间的界面处构成,如果畸形构成足够的潜在能量以破坏原子或分子键,则在材料之间形成并产生整个材料的裂缝。当氮化硅薄层沉积在硅基衬底上时,可以发生这种情况,其中裂缝无法通过层中的一个或两个来扩散。

在首尔和同事的Ewha Womans大学的Koo Hyun Nam已经控制了这种裂缝的形成,以在硅衬底内创造精心的图案。为了做到这一点,它们以特定位置蚀刻微小的结构,并在0.5内具有特定方向 MM厚的硅晶片。这个想法是这些“micro-notches”将通过沉积氮化硅薄膜在基材上的沉积来集中压力。它们还在基板内雕刻出阶梯状结构,以停止裂缝的扩散或将晶片的某些区域与裂缝隔离。

波浪裂缝

使用化学气相沉积以铺设氮化硅,Nam和同官员发现,形成并自发地繁殖的裂缝。通过改变晶片中的晶体平面的方向以及调节诸如蒸汽的温度和压力的其他参数,它们能够通过直线或波浪制造裂缝。通过在基板和氮化硅之间铺设二氧化硅膜,它们能够产生第三形状– “stitch-like”裂缝,这是短,平行,成角度的直裂缝。

裂缝的宽度在约10之间变化–120 NM,具有波状品种通常比直裂缝宽。此外,研究人员发现它们可以改变裂缝的方向,导致它“refract”通过仅将晶片的一部分与硅 - 二氧化膜分离,就像将一部分晶片和氮化硅的一部分分开,就像光波,然后用硅膜的一部分分开。在没有二氧化硅的情况下,裂缝更深入地穿入硅基板并与基材更紧密地对准’S原子平面,而这种对准在二氧化硅较弱的情况下较弱,而导致该区域的裂缝改变方向。

写作 自然,纳姆’S团队表示,这种受控破裂方法可以提供更快和更便宜的替代传统的微芯片制造的替代品。在陪同文章中,西班牙巴塞罗那加泰罗尼亚理工大学的Antonio Pons致敬。他说光刻,其允许在硅中使用通过光,电子或离子梁产生的掩模在硅中蚀刻的图案通常是复杂的,昂贵且耗时的。

小时,而不是几周

帕顿告诉 physicsworld.com. 新方法的优点是形成模式所需的时间“简单只是裂缝传播的时间”,估计它应该只需要几个小时来准备基材,沉积薄膜并形成模式,与...相比“days or weeks”需要使用标准光刻。然而,他承认,他不知道制作微缺口和其他功能需要多长时间。他还说还不清楚裂缝可以彼此定位的程度仍然清楚,他指出,“在制作小型结构时至关重要”.

但是PONS认为,新技术还应发现超出半导体行业的应用。他说,一种可能性是制造微流体装置。这些是可以操纵含有含有DNA的分子如DNA的微小通道网络以进行研究。他还讨厌在更大的鳞片上证明它是否有用,也许允许地震区的建筑物更安全地裂缝。“答案不一定是的,” he says. “规模非常重要,我们将从原子级相互作用到房屋的大小。但也许这项工作会激发其他领域的人。”

美国斯坦福大学的化学家Zhenan Bao表示,最新作品的实力在表现出受控开裂的形成,指出其他群体以前使用的裂缝以产生纳米级图案,但它们无法使用小心地控制所形成的裂缝。然而,BAO注意到这种受控裂缝只能通过某些材料组合,这意味着该技术的吸引力比标准光刻更有限。“很高兴看到这种设备应用方法的演示,” she adds.

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