STEMPELMETHODE VOOR SILICIUM MAAKT CHIP NOG SNELLER

Een nieuwe methode om op nanoschaal structuren aan te brengen in silicium maakt het mogelijk om méér elektronische componenten op een computerchip aan te brengen waardoor deze weer een stuk sneller kan worden. De ontdekking komt op een goed moment omdat de klassieke technieken voor het fabriceren van chips hun grenzen lijken te hebben bereikt. Met behulp van uiterst kostbare `steppers' (machines die chips maken) is het tegenwoordig mogelijk om transistoren ter grootte van zo'n 130 nanometer op een chip te krijgen. Een verdere halvering zou nog veel hogere kosten met zich meebrengen. De nieuwe techniek, die werd ontwikkeld door onderzoekers van de universiteit van Princeton, belooft echter een resolutie van tien nanometer tegen veel geringere kosten (Nature, 20 juni).

Voor het maken van microschakelingen wordt in de chipsindustrie gebruik gemaakt van fotolithografische technieken. Met een ultraviolette lichtbundel wordt een afbeelding van een chip geprojecteerd op een dunne laag lichtgevoelig plastic die op een ondergrond van silicium is aangebracht. Door de belichting veranderen de eigenschappen van het plastic, waardoor dit bijvoorbeeld minder gevoelig wordt voor de inwerking van oplosmiddelen. Dat maakt het mogelijk om in een volgende stap de onbelichte delen weg te spoelen, waarbij de oorspronkelijke afbeelding in reliëf achterblijft. Door het vrijgekomen silicium vervolgens weg te etsen wordt de oorspronkelijke afbeelding in het silicium vastgelegd.

Voor het fabriceren van een volledige chip moet dit hele proces soms tot wel dertig keer met uiterste precisie worden herhaald. Een lichtstraal kan echter niet oneindig nauwkeurig worden scherp gesteld. De kleinst mogelijke afmeting van een gefocusseerde bundel is ongeveer gelijk aan de helft van de golflengte van het gebruikte licht. Daarom wordt ook gebruik gemaakt van ultraviolette straling, dat immers een kortere golflengte heeft dan zichtbaar licht.

De nieuwe technologie maakt gebruik van bijna traditionele druktechnieken. De stempel is een stuk kwarts, waarin het patroon dat op de chip moet worden aangebracht reeds op ware grootte in reliëf is aangebracht. Dat gebeurt met behulp van een elektronenbundel, die door zijn veel kleinere golflengte veel fijnere patronen kan aanbrengen. Het stempel wordt op een vlak stuk silicium gedrukt, waarna een laserpuls er dwars doorheengaat en het silicium zo sterk verwarmt dat het smelt en daardoor nauwkeurig de vorm van het kwartsreliëf overneemt. Zodra de laserpuls is verdwenen, koelt het silicium af en kan het stempel worden verwijderd. Details van enkele nanometers werden op deze manier nauwkeurig en bovendien veel sneller en goedkoper overgebracht.