Felülettudomány a mikroelektronikai eszközök gyártásában, a mikroelektronikától a nanoelektronikáig A tranzisztor ill. VLSI-IC gyártásban a felületttudomány.

Az előadások a következő témára: "Felülettudomány a mikroelektronikai eszközök gyártásában, a mikroelektronikától a nanoelektronikáig A tranzisztor ill. VLSI-IC gyártásban a felületttudomány."— Előadás másolata:

1 Felülettudomány a mikroelektronikai eszközök gyártásában, a mikroelektronikától a nanoelektronikáig A tranzisztor ill. VLSI-IC gyártásban a felületttudomány szerepe ma talán még fontosabb mint a kezdeti időszakban. A méretcsökkenés (ill. az információsürűség novekedése) nem állt meg. Egy MOSFET tranzisztor sematikus rajza VLSI (very large scale integration) technológia (a ma kívánatos rétegek vastagsága már csak 2-3 atomi réteg) Moore törvény

2 Tartható-e a Moore-törvény az információtároló-kapacitás exponenciális fejlődéséről ?

3 A felülettudomány mely módszerei alkalmazhatók a felmerülő vékonyréteg-problémák megoldására? Például, van-e akadálya atomi szinten tökéletes Si/SiO 2 határfelület gyártásának? XPS alkalmas az oxidációs állapot jellemzésére modell rendszer / spherosiloxán adszorpciója Si (100) felületen Az IR (RAIRS) módszer különösen jó a kémiai kötések azonosítására egy pontosan vagy két pontosan kötődik a Si dimerhez ?

4 A szilicium-ipar technológiai lépései közül nagyon sok régóta használt folyamatot kell atomi léptékben megismerni, mint például a passziválás, az oxid- réteg lemarása, fémfilmek létrehozása, stb. az STM kitűnően alkalmazható az atomi léptékű morfológiai változások követésére ülönösen jó a kémiai kötések azonosítására Mind a rétegmarás, mind a rétegnövesztés kinetikája alapvetően az különböző koordináltságú és poziciójú atomok reakcióképességének kollektiv hatásával értelmezhető. A jelenségek leírása MonteCarlo szimulációkkal történhet.

5 A felületi rekonstrukciók csúcstechnológiákban történő alkalmazása ?! Néhány nanométer periodicitással mágneses 1D szerkezetek létrehozása nagysűrűségű mágneses információ- tárolók céljából A Si(001) felületen jelentkező (1x2) rekonstrukció dimerek képződé- sével: érzékeny hőmérséklet függés, fázisátalalkulás Információ tárolásra a lokális felületi rekonstrukciót is fel lehetne használni (?) mind homo- epitaxiában (Si) mind hetero- epitaxiában (Sn/Ge) Sn / Ge(111)

6 Mágneses információtároló eszközök (magyarul „vincseszter”) 650 nm x 50 nm nagyságú részecskékkel az információsürüség 20 Gbit / inch 150 nm x 15 nm nagyságú részecskék esetén az információsűrűség kb. 1 nagyságrenddel nagyobb és még hol vagyunk az atomi méretektől (kb. 1 nm x 1 nm) ? ! Sajnos a ferromágnesség elérésére megfelelő méretű részecske kell, mivel az atomok alapvetően nem ferromágnesesek. Tehát lehet hogy az atomi méretű információtároló egységek nem mágneses alapon fognak működni.

7 A mágneses információtárolók modellrendszere (GMR giant magnetoresistance) Látható, hogy PLD (pulse Laser Deposition) technikával sokkal egyenletesebb rétegszerkezet hozható létre, mint fémpárologtatással (TD, thermal deposition vagy MVD metal vapour deposition). A rendszer tökéletes működéséhez a közbülső Cu-rétegnek igen egyenletes vastagságúnak kell lennie. szenzor tároló

8 A nanotechnológia témakörébe tartozó jellegzetes anyagi szerkezetek, melyek közös jellemzője, hogy komplex kémiai összetételük és nanométer nagyságrendben kvázi-periodikusságuk következtében finoman hangolható fiziko-kémiai tulajdonságokkal rendelkeznek. a)intelligens lágyanyagok, polimerek, gélek, biológiai anyagok; b)több komponensű átmenetifém- oxidok (az egyes összetevők aránya tetszés szerint változtatható); c)szendvics-szerkezetek, mágneses vékonyrétegek, információtárolók; d)kvantumpöttyök, nanovezetékek, rendezett nano-oszlopok; nagy elektron korreláció (0D, 1D, 2D) 1.6 nm réteg-periodicitással rendelkező HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8+x magashőmérsékleti szupravezető anyagok

9 A fénymásolás nanotechnológiai alapjai 1. A fényérzékeny „futó szalag” elektroszatikus feltöltése 2. A másolandó kép rávitele a szalagra (elektrosztatikus kép) 3. Festék felvétele a lokális töltéssűrűség által szabályozva 4-5. A szalagon lévő festék átnyomása a papírra 6. A szalag tisztítása Kritikus komponenes a fényérzékeny szalag: tudnia kell legalább 1200 pont / inch felbontást; 100 ezer nagyságrendű ujra aktiválást; egyenletes minőségű pontok; A XEROX munkatársai megkapták az Amerikai Kémiai Társaság „Heroes of Chemistry 2000” díját a XEROX 10 gépsorozat megalkotásáért. Töltés semlegesítés megvilágításra.Elektrosztatikus feltöltés Polyethylene terephtalate

10 A festék felvitel a töltött szalagra A festékhordozó gyöngyszemcse alkotói: festék pigmentek polimer ragasztó anyag a feltöltödést szabályzó anyag felületi adalékok A festék szemcsék átadása általában 98 % hatékonyságú A festék pigmentek átadása a szalagról a papírra Kompakt szilárdtest lézerek mindenféle információtechnológiai célra

11 Hogyan gyártsunk elektronikus orrot? Elektronikus gáz szenzorok Mikroelektronikai műveletekkel a „chip”-re közvetlenül ráépíthetők MOSFET tranzisztor