Chen Rong 教授とそのグループの他の研究者は、この分野におけるいくつかの重要な問題を特定しました。
「原子堆積は普遍的な技術です」未来志向の蒸着は、マイクロナノファブリケーションの分野でますます重要な役割を果たすことになります。チップメーカーはこの技術に大きな関心を示しています。マイクロエレクトロニクスの分野に加えて、原子スケールの堆積はオプトエレクトロニクス、エネルギー貯蔵、触媒作用、生物医学など幅広い用途があります」とロン教授は言います。
ナノ材料、ナノ構造、ナノデバイス、ナノシステムのダウンスケーリングには、原子レベルの堆積技術の適用が必要です
しかし、高いナノ製造を達成するために原子レベルでの堆積メカニズムの精度には、深い研究が必要です。特性評価技術が台頭している一方で、個々の原子を特性評価および操作するための技術には、まだ大きな改善の余地があります。複雑なナノ構造を得るには、異なる材料に対していくつかのプロセスを組み合わせる必要があります。ただし、プロセス統合を実現するためには、相互に阻害要因として処理の精度と効率を考慮する必要があります。
研究者たちは、原子レベルは、ムーアの法則を拡張するために使用できます。原子レベルの堆積は、複雑なナノ構造を正確に製造するためのますます有望な技術であり、膜の厚さをより適切に制御し、表面粗さのない同等のトポグラフィーの作成を可能にします。これは、半導体アセンブリの製造のための最先端技術と見なされています。
業界が成功した後は、ひずみSi/Ge、高カリウム/金属ゲートおよびフィンFETの開発により、FETの臨界サイズは7nmに縮小されました。これは、単一チップ上に1平方センチメートルあたり約70億個のトランジスタがあることを意味します。これは、リブ構造とナノ製造方法に大きな課題をもたらします。これまで、極端紫外線リソグラフィーはいくつかの重要な段階で使用されてきましたが、大量生産では位置合わせの不正確さと高コストの問題に直面しています。
1959年に、ファインマン教授は次のように提案しました。「底には十分なスペースがあります。」このパフォーマンスにより、人々は原子や分子を工学的構造の構成要素として操作するようになりました。最初のステップはスパッタリングです。これは、垂直方向の横方向のオングストローム分解能と、二重塗装などのトップダウンエッチングを提供します。次に、誘電体テンプレート、抑制剤、補正ステップなど、さまざまな選択的テンプレート堆積技術を使用して、複雑な3D構造を位置合わせします。最後に、原子スケールの分解能は、本質的に選択的な堆積によって達成できます。
原子レベルでの堆積方法薄膜の適合性と均質性が特徴です。原子レベルの堆積は、側壁、ナノワイヤ、ナノチューブを含むさまざまな高アスペクト比の構造に対して、垂直方向の水平方向の解像度をもたらす可能性があります。自動調心ダブルパターンは、垂直解像度の典型的な例です。原子レベルでの堆積は、ナノ構造の精度を向上させ、元素のサイズをさらに小さくし、トランジスタの密度を高めることができるいくつかの特別な構造を得ることができるため、短期的にはムーアの法則の動作に貢献します。
デバイスが増えるにつれて薄膜の複雑で方向性のある成長は、ナノ製造の重要な側面と考えられています。選択的蒸着は、フォトリソグラフィーやエッチングなどのステップを短縮できる効果的なレベリング技術です。効率的で選択性の高い堆積は、通常、特別なテンプレートを使用することで実現されます。これらにより、チップメーカーはトランジスタを3次元で直接スタックできるだけでなく、センサーやエネルギー貯蔵などの多機能機能をチップに統合してスーパーチップを製造することもできます。
選択のための適切なテンプレートを準備する現在のトップダウンアプローチを使用した低次元材料および複雑な3D構造の堆積は非常に困難です。ポストシリコン時代では、原子レベルの堆積は、2D、炭素、強誘電体、相変化材料などの多くの代替ナノ材料を作成するための一般的な方法になりつつあります。
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