Nieuwe technologie bewerkt silicium zonder licht

Op EETimes staat een artikel over CED, een technologie die ontwikkeld is door twee Amerikaanse onderzoekers. Controlled Etching of Dislocations is een methode om silicium te bewerken zonder gebruik te maken van licht. In plaats daarvan vertrouwt men op de natuurlijke kristalgroei van silicium tussen twee wafers in. De wetenschappers demonstreerden een versie van de techniek die bergjes silicium met een doorsnede van 0.025 micron kon maken, zo'n 100 atomen dik. Door de hoek tussen de twee wafers te vergroten worden kleinere bergjes van 20 atomen mogelijk, de hiermee bereikte schaal van 0.0055 micron is bijna twee keer zo klein als die door de EUV machine wordt bereikt. In theorie kan men zelfs tot 7 atomen (0.002 micron) gaan:

The CED process starts with two identical polished silicon wafers instead of just one. The wafers are pressed against each other, slightly twisted at a precisely controlled angle and then bonded together to form what's called a bi-crystal. The identical rows of silicon atoms line up with one another where the rows cross, and the matchups form a tightly packed pattern across the wafer.

At each point in the pattern where the silicon atoms line up, a strong silicon bond, called a grain boundary, is formed. Sass has studied grain boundaries, and the checkerboard pattern they form, for 30 years.

By using a special etching solution of trioxide and hydrofluoric acid, Sass and Hines were able to wash away the weakly bonded atoms, called the dislocations, leaving only the strongly bonded nanobumps. For their demonstration, the researchers fabricated nanobumps approximately 100 atoms (25 nanometers) in diameter and 160 atoms (38 nanometers) apart using a fraction of a degree offset. By increasing the twist angle to 4°,the next-generation nanobumps could measure just 5.5 nm in width, or about 20 atoms.

De huidige implementatie van de techniek kan alleen bergjes in een vast patroon maken, dus echte chips kunnen nog niet gemaakt worden. Wel zijn er andere toepassingen denkbaar, plaats bijvoorbeeld een laagje magnetisch materiaal op de bergjes en je hebt de basis voor een harde schijf met extreme datadichtheid.

Reacties (33)

[Verwijderd]

mm is dat netzoiets als die "glasplaat" technologie?

dat is als door breking en inval van licht zulke opslagcapaciteit ontstaat wat het menselijke verstand te boven gaat.

Namelijk-> als er licht invalt op het plaatje breekt het in zoveel *10^18 richtingen zodat opslag mogelijk is.
Zie het als je een zaklamp op een kristal wijst, het licht gaat dan alle kanten op.
Er is dus opslagcapaciteit mogelijk ter grote van 5cm*5cm waarop alle muziek van de wereld zou kunnen staan. (althans dat was het voorbeeld van het artikel een aantal maanden geleden)

mm nu dus mijn vraag: werkt dit net zo?, is namelijk ook een soort "edel-materiaal" (kristal) wat dus zelf groeit.

[aatos]

Nee, dat heeft er helemaal niets mee te maken.

Hier wordt gebruik gemaakt van dislokaties. dat zijn fouten in het kristalrooster van een stof. de atomen zijn dan dus niet helemaal gerangschikt volgens het normale rooster.
Ze hebben hier kennelijk een manier gevonden om die dislokaties beheerst te laten ontstaan, en ze vervolgens weg te halen, en de rest van het kristalrooster intact te laten.

[KeX]

Het is mogelijk om door de randcondities de hoeveelheid dislokaties (concentratie) van te voren vast te leggen en constant te houden. Juist met behulp van dislokaties zijn veel materialen te definiëren en hun eigenschappen vast te leggen. Als nu de dislokatiedistributie goed is dan is met behulp van roosterfouten een ergens perfect geschikt materiaal te maken.
Vooral materiaaleigenschappen als sterkte, taaiheid en broosheid zijn met roosterfouten goed te bepalen. Zo zijn dus ook zwakke plaatsen goed vast te leggen en zo dus ook de lokaties waar materiaal verwijderd moet worden.

[Wouter Tinus]

Nee... ze plakken twee wafers opelkaar, die groeien aanelkaar vast, maar door de kristalstructuur zijn er een aantal punten sterker dan de rest. Het zwakke deel wordt weggehaald met chemicaliën en de sterke punten (de bergjes) blijven over.

[Verwijderd]

ahh kijk eens, das wel boeiend, het is dus echt een soort "levend organisme"?

da wist ik niet, enig idee welk tijdsbestek we hierover praten?

[KeX]

Nee, je spreekt in dit geval niet over een soort levend organisme.
De term groei wordt echter wel gebruikt en kan inderdaad de verwarring scheppen. Zeker als het in combinatie met de term organische stoffen gebruikt wordt. Het is echter slechts zo dat met organische stoffen ook kristalijne structuren gemaakt kunnen worden.
De term groeien zelf is meer gerelateerd aan het ontstaan van de structuur. Men begint met een éénkristal wat in een smelt gebracht wordt en waar zich als het ware de deeltjes aan hechten (aangroeien, vergelijk het met het ontstaan van een ijspegel in vorstperiodes). Wordt dit procedé onder bepaalde ideale omstandigheden uitgevoerd, dan kan een éénkristal uitgroeien tot een perfecte kristalstructuur zonder dislokaties.
Inmiddels is de techniek zover dat kristalstructuren gecontroleerd kunnen groeien en ook de dislokaties overwogen gedistribueerd kunnen worden, waarmee bepaalde doelen bereikt kunnen worden als in de nieuwsposting vermeld is.
Een vergelijkbaar toegepast principe is toegepast op organische halfgeleiders in dit onderzoeksoverzicht.
Maar een levend organisme is het dus pertinent niet!

[damaded]

Ik heb mijn Mac een beetje schuin staan vanwege een gebrekkige tafel. Moet ik me zorgen gaan maken dat er een hoop kristalrotzooi uit gaat komen dat ik moet gaan opruimen?

[Verwijderd]

Licht wat door een prisma valt wordt niet gescheiden in discrete waardes voor golflengtes, dus de hoeveelheid data die daarmee kan worden opgeslagen is theoretisch oneindig, of uiteindelijk slechts beperkt in de resolutie waarin golflengtes gedetecteerd kunnen worden. Met de hier genoemde techniek krijg je verticale en horizontale lijnen, waarbij op de kruispunten siliciumkorrels onstaan. De afstanden tussen de lijnen zijn absolute waardes, dus is er een absolute bovengrens m.b.t. opslaggrootte.

[korenwolf]

Dat zul je in de toekomst steeds vaker zien, het onderzoek naar andere methodes om silicium te bewerken. Ze zullen ook wel moeten, aangezien er een punt komt waarop je met de huidige techniek niet meer verder kan.

Wat ik me echter afvraag is of een combinatie van beide technieken niet mogelijk is. Stel je maakt een wafer met de bovenstaande techniek. Er ontstaat dan een structuur van bergjes en dalletjes van silicium. Stel nu dat je zo'n wafer dan weer in een conventionele waferstepper stopt (evt. een EUV waferstepper), is het dan niet mogelijk om daarmee ook een verkleinig te realiseren? Bijvoorbeeld dat deze machine (dus heel klein) voor de horizontale patronen zorgt en dat de waferstepper (een dus wat 'lompere' techniek) er verticaal voor zorgt dat het ook nog echt werkende transistors worden.
Just a thought...

[Wouter Tinus]

Ik weet het niet, ik denk dat parrallelisme juist belangrijker wordt dan kleinkleinklein. We hebben het hier over werkelijk belachelijk kleine dingen, je kunt de atomen gewoon beginnen te tellen.

Laten we realistisch zijn; kleiner dan 1 atoom kan niet (tenzij je andere materialen gebruikt of weet ik het wat voor nieuwe technologie gebruikt die op geen enkele manier lijkt op de huidige methoden om chips te maken). 1 atoom is 0.00025 micron. Dat is de grens. Punt.

Misschien dat 'we' na EUV en dit nog één stapje nodig hebben om daar te komen, maar dan zullen er toch echt andere manieren bedacht moeten worden om chips beter te laten presteren.

[Jasper Janssen]

dat niet alleen, maar een atoom gedraagt zich nooit ofte never als een transistor. De huidige theorieen voorspellen dat dat echt ophoud ergens tussen 25 en 100 atomen.

[Raafz0r]

Het lijkt me idd wat lastig om hier chips mee te maken, omdat je 1 vaste hoek hebt waaronder die dingen ten opzichte van elkaar staan.

Wel een toffe techniek. Eens zien hoe ze die gaan toepassen

[Pwigle]

Knap hoor..
En dat doen ze nu dus helemaal in het donker ?

[cappie]

Heel leuk dat ze nu verbindingen van 20 atomen dik kunnen maken, maareh.. is het niet altijd zo dat je bij meten altijd het meetobject verstoord? (behalve bij quantum mechanica dan ;P)

Volgens mij geldt dat ook voor een electrische lading.. en hoe target je die electrische lading uberhaupt? dat slaat natuurlijk ook over naar omliggende atomen..

Dit is klinkt over 10 jaar mischien heel wat geloofwaardiger

[Wouter Tinus]

Ja, da's het Heisenberg-principe, maar dat geldt alleen voor enkele deeltjes, niet voor een klont van 20 atomen dik .

[KeX]

De onzekerheidsrelatie van Heisenberg vertelt dat je van een deeltje nooit _en_ de snelheid _en_ de lokatie kunt kennen. Dit teruggekoppeld aan meten is te vertalen in, als je van een systeem een eigentoestand bepaald dan heb je de andere uitgesloten en dus heeft je meting het systeem beïnvloedt. Dit geldt dus ook voor meerder deeltjes. Juist voor quantummechanica dus. De vraag is of voor dit soort systemen (20 atomen) de invloed zo groot is dat de meting waardeloos is. 20 atomen ligt niet meer in de kritieke zone. Die houdt op bij enkelen (d.i. tussen 0 en 6).
Meer lezen -> Meten is weten!
/edit d/t geklungel

[Verwijderd]

Op het moment dat je dankzij moeizaam meten eindelijk een gevalideerd productieproces hebt hoef je tijdens de productie niet meer te meten, alleen het product te testen.
IBM had een behoorlijke tijd geleden al groepen atomen op silicium geplaatst (uiteraard in de vorm van de letters "IBM"). Technologisch gezien is het dus zeker mogelijk om groepjes atomen "nauwkeurig" te plaatsen. Losse atomen wordt IMHO heel moeilijk - uiteraard bestaat de onderlaag (het silicium) ook uit atomen, m.a.w. je plaatst knikker op knikker !

Feit blijft wel dat, zoals hierboven gezegd, de toevoerlijnen ongeveer even lang moeten zijn. Dat niet alleen, de lijnen moeten ook nog spanning aan kunnen voeren : Om een atoom van spanning te voorzien zijn meerdere atomen spanningvoerende draad nodig, anders wordt de kans om de energie over te geven te klein. Met elektrotechniek zullen we dus zo goed als niet onder de 15 a 20 atomen per structuur komen. Al was het maar voor de statistiek : Een resultaat is pas verantwoord indien n>20, dus een validatie voor een schakeling met componenten onder de 20 wordt lastig .

[Verwijderd]

nu heb ik hier heel weinig verstand van, maar is 't niet zo dat dat vanzelf verholpen is als de kracht van de electriciteit (de wattjes en de voltjes) afnemen ?

btw, ben jij captbrede ?

[Verwijderd]

WoW!!
Mooie techniek!!!
Wanneer deze wordt toegepast in de procs hebben deze in iedergeval geen last meer van de hitte problemen waar de huidige tundervogels (en p4tjes) ontzettend last van hebben, kanje een stuk leuker over klokken..!! Passieve koeling bij gewoon gebruik en een fop38 bij flink oc'en!!
lekker hoor!!!

[Verwijderd]

je krijgt juist wel een probleem met over clocken.

warmte in een chip wordt veroozaakt door de elektronen stroom. als je de zelfde hoeveelheid elektronen over een kleinere "pad" wilt sturen krijg je zoiets als een weerstand en deze zetten ook energie (elektronen) om in warmte.

[Verwijderd]

maar er hoeven dan toch ook niet zo veel electronen over dat pad heen ?

[Dj Neo Ziggy]

Nano Probes Here we come

[jp]

Nano probe is weer 's wat anders dan een anal probe

[edit stomme smiley]

[Verwijderd]

Allemaal leuk en aardig, maar het probleem blijft de aansluitingen naar buiten. Deze moeten in het ideale geval allemaal evenlang zijn, anders krijg je misschien timing problemen

[Verwijderd]

Denk niet dat die chips dan nog lekker zijn, zo dun..
die vakkenvullers moeten dan wel heel voorzichtig vullen willen ze niet alles breken
Lays 100 >

[Verwijderd]

dit belooft heel erg veel goeds
maar ik ben bang dat dit pas over een jaar of 5 (of nog later) toegepast gaat worden (als het al toegepast gaat worden, sommige briljante vindingen hoor je nooit meer iets van), en voor je de eerste chips dan ziet zijn we weer 2 jaar verder...

asml loopt hier toch mee voorop in principe, en ik hoop dat zij deze techniek ook toe gaan passen in hun waferstepp... uh.. wafersmelters/plakkers/whatever..