Twentse ontdekking biedt nieuwe mogelijkheden voor chips (video)

De gangbare methode voor het fabriceren van 3D nanostructuren bestaat uit het laagje-voor-laagje stapelen op een siliciumchip. Met behulp van een masker en UV-licht wordt eerst een patroon geschreven (gedefinieerd) in fotolak. Het etsen of deponeren van materiaal in de laag zorgt daarna voor de gewenste vorm. Voor het produceren van chips worden tientallen lagen op elkaar gestapeld. Dit is een bewerkelijk proces met beperkingen. Het aantal gestapelde lagen is begrensd, omdat ver van elkaar gelegen lagen ten opzichte van elkaar gaan ‘zwabberen’ en de chip dan zijn functionaliteit verliest. 

Eén stap

Met de nieuwe methode is het mogelijk om een 3D nanostructuur in één stap te definiëren op een chip. Onderzoekers van het Mesa+ Instituut van de Universiteit Twente hebben een speciaal 3D-masker ontwikkeld dat de structuur aan twee zijden van de wafer tegelijkertijd kan definiëren. Dit zorgt ervoor dat beide zijden van de chip strak op elkaar zijn uitgelijnd en dat de uiteindelijke driedimensionale nanostructuur gegarandeerd ook in hoogte is uitgelijnd. 

Massaproductie

De methode opent de weg naar massaproductie van chips waarin verschillende functionaliteiten dicht bij elkaar liggen. Samen met ASML en TNO wordt onderzocht hoe de nieuwe technologie in de praktijk kan worden geïmplementeerd. "Denk aan een toepassing voor de medische wereld die een optische sensor voor bijvoorbeeld eiwitten, een elektronische rekenchip voor gegevensbewerking en een magnetisch geheugen combineert. Onze methode maakt het mogelijk om op een chip allerlei functionaliteiten eindeloos te combineren, zoals elektronica, optica, magneten en microfluïdica", aldus hoogleraar Willem Vos van de vakgroep Complex Photonic Systems (Cops) van het Mesa+ Instituut.  

Licht opsluiten

De onderzoekers Diana Grishina, Cock Harteveld, en Willem Vos van de vakgroep Cops en Léon Woldering van Transducer Science and Technology (TST) van het Mesa+ Instituut ontdekten de methode toen ze bezig waren om nieuwe soorten fotonische kristallen te ontwikkelen. Ze zijn erin geslaagd om in kristallen met een zeshoekige structuur licht op te sluiten en het licht gecontroleerd te sturen. Het onderzoek is financieel mede mogelijk gemaakt door FOM.

De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in Nanotechnology, het tijdschrift van het Britse Institute of Physics.