“Exacte plaatsing van atomen kan toekomstige chipinnovaties stimuleren”

Plaats-selectieve atomic layer deposition wordt volgens TU/e-onderzoeker Adrie Mackus een toonaangevende techniek als het gaat om het maken van de geavanceerde computerchips van de toekomst.

Foto: Adrie Mackus; Journal cover Chem. Mater. 2020 32 (8)

Atomic layer deposition (ALD) is het proces waarbij atomen netjes op een oppervlak worden geplaatst om chips te bouwen. De afgelopen twintig jaar heeft het zijn waarde bewezen in de gereedschapskist voor de productie van microchips, maar nu is vernieuwing nodig, zo meent Adrie Mackus van de TU/e. “Nu het tijdperk van de nano-elektronica snel nadert en de noodzaak om duurzamer te zijn, zijn nauwkeurigere iteraties van ALD nodig om steeds kleinere chipstructuren te bouwen. Onze focus ligt daarbij op plaats-selectiviteit.”

“Plaats-selectieve atoomlaagdepositie, ofwel AS-ALD, bestaat al zo’n twintig jaar, en het werk in dit veld stagneerde tien jaar geleden zelfs”, zegt Mackus. “Het is weer populair geworden en ik geloof dat de precieze plaatsing van atomen (ook wel een bottom-up-benadering genoemd) toekomstige chipinnovaties kan stimuleren.”

Met plaats-selectief in de naam richt AS-ALD zich uitsluitend op het neerleggen  van atomen op specifieke plekken. In vergelijking met ALD is het geschikt voor het deponeren of uitlijnen van structuren op nanoschaal.

Kleine moleculen nodig

“Om toekomstige chips te maken met de modernste transistors, moeten we structuren bouwen van slechts enkele nanometers groot, evenals complexe driedimensionale structuren. Als je in alle gaten en kieren in een driedimensionale structuur moet deponeren, kun je geen grote moleculen van twee tot drie nanometer groot gebruiken. We hebben kleine moleculen nodig om kleine structuren te helpen bouwen, en ons uitgangspunt is dat van  kleine inhibitormoleculen die bepaalde delen van de chip tegen afzetting blokkeren.”

De overstap naar de kleine inhibitormolecuul-benadering van AS-ALD verlaagt ook de drempel voor de industrie om op deze technologie over te stappen, omdat het mogelijk is om met kleine moleculen in de gasfase in vacuümsystemen te werken en het werken in oplossing te vermijden. “AS-ALD kan enorme stap voorwaarts zijn voor de industrie, maar het gaat erom de techniek robuust en betrouwbaar te maken, en ook eenvoudig te implementeren”, aldus Mackus.

Daartoe zoekt Mackus’ team inhibitormoleculen die werken voor elk materiaal, en moeten ze ervoor zorgen dat alle inhibitormoleculen zich op dezelfde manier gedragen en dat de inhibitormoleculen elk binnenkomend precursormolecuul volledig blokkeren.

Bovendien onderzoekt Mackus in zijn door de ERC gefinancierde project manieren om atomen op oppervlakken met welke oriëntatie dan ook te deponeren. “Tot nu toe lag de focus op het deponeren op vlakke oppervlakken, maar toekomstige chips bestaan uit complexe driedimensionale structuren. Het op elkaar stapelen van apparaten is gebruikelijk bij geheugenchips, maar ook logica-chips gaan die kant op, waardoor er technieken nodig zijn die dit kunnen bewerkstelligen.”

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *