Infineon Technologies mencapai kejayaan dalam teknologi nanotube karbon - Mikroelektronik pertama c

Munich / Germany, 6 Jun 2002 - Para saintis dari Infineon Technologies (FSE / NYSE: IFX) di Munich telah membuat kejayaan penting dalam bidang penyelidikan nanotube karbon (CNT) yang menjanjikan. Proses mikroelektronik yang dicuba dan diuji diubahsuai supaya CNT boleh ditanam di lokasi yang telah ditetapkan pada 6 ?? wafer. Sifat-sifat CNTs, yang sangat menarik untuk banyak aplikasi dan termasuk kepadatan semasa sehingga 1010 amp per sentimeter persegi dan keliatan haba hampir dua kali ganda daripada berlian, kini boleh digunakan untuk kali pertama dalam proses serasi wafer untuk pembangunan IC. Banyak ciri lain telah menjadikan CNTs bahan utama untuk teknologi semikonduktor pada masa depan dengan kebolehpercayaan yang lebih tinggi dan peningkatan frekuensi jam cip pada masa yang lebih tinggi.

Nanotub karbon adalah kepunyaan keluarga Fullerene dan berdiri di samping grafit dan berlian sebagai bentuk karbon ketiga. A Fullerene adalah kumpulan dengan struktur polihedral tertutup (sejenis bola sepak nano) yang terdiri daripada bilangan yang lebih banyak, kebanyakannya 60 atau 70, atom karbon. CNTs, sebaliknya, tidak bulat, tetapi panjang dan kecil, tiub bebas-kecacatan dengan panjang sangat tinggi kepada nisbah diameter. Diameter tiub boleh diubah di antara 0.4 nm dan 100nm manakala panjangnya boleh mencapai 1 mm pada masa ini.

Sifat CNT yang paling menarik untuk industri semikonduktor adalah kekonduksiannya yang sangat tinggi. Rintangan elektrik mereka hampir tidak bergantung kepada panjang disebabkan oleh pengangkutan balistik, melangkaui undang-undang Ohm. Kesan mekanikal kuantum membawa kepada rintangan R0 = h / 4e2 = 6.5 kO setiap tiub yang boleh dikurangkan lagi dengan operasi selari. Properti CNTs yang luar biasa ini membenarkan kepadatan semasa sehingga 1010 ampere per centimeter persegi, yang merupakan nilai yang sangat tinggi apabila seseorang menganggap bahawa tembaga mula mencair pada kepadatan semasa kira-kira 107 A / cm2. Pakar meramalkan bahawa pendawaian cip mesti menampung kepadatan semasa 3.3 x 106 A / cm2 dalam tempoh sepuluh tahun. Ini akan menjadi mustahil untuk direalisasikan dengan konduktor konvensional, sekurang-kurangnya tidak tanpa pemanasan melampau, sehingga akibat dari sifat CNT ini sangat besar.

Oleh kerana arus boleh mengalir dalam CNT secara praktikal tanpa geseran, ?? tiada lebihan haba dijana yang kemudiannya perlu dikeluarkan. Haba hanya dibangunkan di titik hubungan dengan bahan lain apabila CNT digunakan sebagai penyambung. Mujurlah satu lagi harta CNT membantu dalam kes ini, iaitu konduktans haba yang sangat tinggi, yang melebihi berlian (3000 W / (Km)). Pakar telah mengira bahawa kelakuan haba CNT perlu dua kali lebih tinggi. Ini adalah nilai yang luar biasa apabila seseorang berfikir tentang cara yang digunakan oleh industri cip pada masa ini supaya pemproses kuasa tinggi tidak, secara harfiah, membakar.

Pengubahsuaian yang berjaya dalam proses pengeluaran semikonduktor yang diuji

Beberapa sifat ini cukup untuk menjadikan CNT sebagai bahan utama untuk teknologi semikonduktor masa depan. Sehingga kini masalahnya adalah bahawa kaedah pembuatan untuk menghasilkan CNT, seperti ablasi laser dan pelepasan busur, sukar untuk bergabung dengan teknologi semikonduktor. Infineon kini telah mengubahnya dan menjadikan lonjakan gergasi ke hadapan dalam teknologi CNT. Pasukan Infineon yang diketuai oleh Dr. Wolfgang Hönlein, pengarah kanan dalam bidang penyelidikan nano-proses, mampu mengembangkan CNT dalam proses batch yang sangat paralel di lokasi yang telah ditetapkan pada 6 ?? wafer. Penyelidik Infineon mencapai ini dengan berjaya mengubah proses pengendapan yang digunakan secara meluas dalam mikroelektronik. ?? Banyak parameter proses, seperti suhu dan bahan, sepenuhnya sesuai dengan proses standard yang digunakan dalam pembuatan semikonduktor, ?? jelas Dr. Franz Kreupl, seorang penyelidik Nano-Team.

"Keputusan sekarang dapat direproduksi sepenuhnya dan struktur berkembang di lokasi yang telah ditentukan dengan homogenitas yang mencukupi di seluruh wafer," kata Dr Sönke Mehrgardt, ahli lembaga dan ketua teknologi tinggi Infineon Technologies AG. "Proses pertumbuhan berlangsung hanya beberapa minit. Ini adalah prasyarat yang optimum untuk integrasi dalam proses pengeluaran barisan semikonduktor.

Penggunaan pertama yang mungkin untuk inovasi teknologi sekarang adalah vias yang merupakan jambatan kontak antara dua lapisan logam dalam IC. Oleh kerana kepadatan arus tinggi dan pemanasan bersamaan, vias konvensional cenderung mengganggu dan menjejaskan keupayaan operasi cip. Melalui pengambilan vias CNT ini tidak lagi menjadi masalah, kerana mereka dapat menangani kepadatan semasa yang jauh lebih besar dan juga mempunyai kestabilan mekanikal yang lebih tinggi. ?? Dengan penemuan ini kita boleh mempertimbangkan menggantikan semua konduktor logam dalam cip dengan CNT, ?? kata Dr. Franz Kreupl. Ini akhirnya akan membawa kepada peningkatan kadar jam cip yang besar.

Senario tiga dimensi

Penggantian garis konduktor dengan CNT hanya satu aplikasi yang mungkin untuk bahan-bahan yang pelbagai. Satu lagi ciri penting tiub adalah bahawa ia adalah mungkin untuk membuat mereka semikonduktor dan juga untuk mengatasinya. Oleh itu, elemen penukaran aktif, seperti transistor kesan medan, juga boleh dibuat. Jurang tenaga tiub semikonduktor boleh dikawal dengan menentukan diameternya. Jurang biasanya sepadan dengan 1 volt elektron untuk diameter 1 nm, yang setanding dengan hubungan untuk transistor berasaskan silikon. Penyelidik di Infineon juga sedang berusaha untuk menanam semikonduktor CNT pada wafer menggunakan kaedah pemendapan pemangkin yang sama. Seluruh topik mempunyai masa depan yang menjanjikan. Adalah sangat mungkin teknologi ini dapat menggantikan sepenuhnya teknologi semikonduktor berasaskan silikon, ?? tuntutan ketua pasukan Dr Hönlein. Dalam kes ini, silikon yang agak mahal boleh diganti dengan kaca, contohnya. Tetapi itu tidak mencukupi. Para pakar di Infineon sudah bermain dengan senario di mana CNTs digunakan untuk memperluas mikroelektronik planar semasa menjadi teknologi 3-D yang sesuai.