По закону Мура производительность электронных вычислительных систем удваивается каждые два года. За этим стоит непрекращающаяся работа по постоянной миниатюризации электронных схем.
В наши дни наиболее дорогой и затруднительный этап в производстве микропроцессоров или прочих высокотехнологичных устройств для микроэлектроники - литография. Существующие технологии позволяют (обычно) вести процесс с разрешением не точнее 45 нм. Сейчас используется распыление материала и те или иные “маски” для формирования на подложке требуемой структуры устройства. В ближайшем будущем собираются перейти к применению лучей дальнего УФ (13,5 нм), что позволит реализовать технологию 22 нм разрешения. Для этого были разработаны подходящие источники и оптика. Альтернативами этому подходу представляются электронно-лучевая литография (EBL) и литография с движущимся зондом (SPL). Для массового производства они малопригодны из-за невысокой производительности применяемых установок. Наноразмерная штамповая литография (NIL) обеспечивает и высокое разрешение, и высокую производительность технологического оборудования. Правда, в отличие от оптических или прочих лучевых методов здесь невозможно масштабирование. В этом процессе используется шаблон, который приводится в механический контакт с поверхностью подложки и оставляет на ней отпечаток (или немного своего вещества, или, наоборот, разрушая ее поверхность). Есть еще и такой метод, как электро-нанолитография (NEL), где с поверхности подложки удаляется металл с помощью ионного проводника, а структура будущего устройства формируется за счет “маски” из непроводящего или непроницаемого для металла материала или особой формы ионного проводника. Здесь также невозможно масштабирование, но, с другой стороны, обеспечиваются отличные разрешение и производительность.
При помощи разности потенциалов на поверхность можно наносить квантовые точки, обладающие фотокаталитической активностью. Следующая стадия - однородное освещение образца, при котором вблизи осажденных квантовых точек идет то или иное химическое преобразование поверхности. А в силу заданного распределения квантовых точек на поверхности появляется нужный рисунок.
Существует и оригинальная технология графоэпитаксии, позволяющая увеличить разрешение фото- или электронно-лучевой литографии. Она основана на синтезе (блок)сополимеров (из двух химически различных мономеров), домены которых (размером 5-50 нм) принимают в зависимости от условий и состава ту или иную форму, например сферы, и самоорганизуются на поверхности. После чего данная структура служит шаблоном для обработки подложки по тому или иному литографическому методу. В некоторых случаях применяется способность самоорганизации некоторых сополимеров в более сложные образования для получения более сложных и мелких деталей.
Технологии, основанные на самоорганизации наноструктур, подразделяются на те, самоорганизующееся вещество которых после изготовления требуемого устройства остается его функциональной частью, и те, из которых оно потом удаляется. В качестве яркого примера второго случая можно привести использование белков S-слоя бактерий, которые обеспечивают создание структур с разрешением вплоть до 2-10 нм, но в готовое устройство не входят.
Некоторые другие биополимеры (ПНК, ДНК, РНК и даже вирусы) обладают способностью к самоорганизации в весьма сложные наноструктуры за счет способности к распознаванию родственных или каких-либо иных молекул. На этом основана, например, технология ДНК-оригами, дающая структуры весьма интересных форм с высочайшим разрешением. Разработана даже специальная программа для предсказания формы частицы, которая получится из заданной молекулы ДНК. Иногда ДНК самоорганизуются вместе с УНТ. А потом в некоторых случаях остаются частью электронного устройства после создания на их основе металлического проводящего канала. Или могут образовывать контакты с квантовыми точками, обладающие односторонней проводимостью, то есть создавать прообраз молекулярных диодов.
Если в наше время основой в создании сверхвысокоплотных микросхем является 193-нм-литография, то уже в ближайшие годы ей придут на смену сразу несколько очень разных подходов. Выбор между ними будет осуществляться с учетом особенностей задачи и достоинств и недостатков каждого из них.
 |
|
