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原子薄材料可以帮助解决芯片制造问题
使计算机芯片变得更小不仅仅是为了更好的设计。它还取决于制造过程中称为图案化的关键步骤，其中纳米级结构被雕刻到材料中，以形成从智能手机到先进传感器等各种设备内部的电路。
来源:宾夕法尼亚州立大学宾夕法尼亚州大学公园 — 使计算机芯片变得更小不仅仅是为了更好的设计。它还取决于制造过程中称为图案化的关键步骤，其中纳米级结构被雕刻到材料中，以形成从智能手机到先进传感器等各种设备内部的电路。
为了创建这些图案，工程师使用硬掩模，这是一种薄而耐用的材料层，可以在蚀刻掉暴露区域的同时保护选定区域。
“随着芯片变得越来越小，制造工艺的要求也变得越来越高，”宾夕法尼亚州立大学阿克利工程科学教授兼工程科学与力学教授 Saptarshi Das 说道。 “用于定义这些图案的掩模必须能够承受极其恶劣的加工条件。如果掩模降解，图案就无法可靠地转移。”
现在，Das 和一组国际研究人员在《自然材料》杂志上发表的一项研究中报告称，原子级薄的二维 (2D) 材料氯氧化铬 (CrOCl) 的性能显着优于芯片制造中使用的传统硬掩模材料。
“业界确实在努力寻找新的硬掩模材料，”该研究的通讯作者 Das 说。 “随着芯片向更小尺寸和更复杂的 3D 架构发展，以实现更快、更好的电子产品，我们需要不同的硬掩模材料，以便更轻松地制造芯片。”
他指出，半导体制造商在很大程度上依赖相同的硬掩模材料，例如二氧化硅、氮化硅、氧化铝、铬、镍、氮化钛等。在制造过程中，工程师使用等离子蚀刻，这是一种使用高反应性气体在硅上雕刻深而窄特征的工艺。这些恶劣的条件逐渐侵蚀了许多传统的口罩材料。
研究人员表示，二维金属卤氧化物，例如氯氧化铬、氯氧化铌可能是答案。
“这种 2D 材料就像烤宽面条，”陈说。 “这是一个逐层的结构。”