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    美國造出0.7nm芯片!使用最新的超高真空系統設計,EUV光刻機做不到
    標簽: 超高真空系統
    2022-09-27  閱讀

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      【康沃真空網】本周,美國公司Zyvex使用電子束光刻技術制造了768皮米,也就是0.7nm的芯片。

      Zyvex推出的光刻系統名為ZyvexLitho1,基于STM掃描隧道顯微鏡,使用的是EBL電子束光刻方式,制造出了0.7nm線寬的芯片,這個精度是遠高于EUV光刻系統的,相當于2個硅原子的寬度,是當前制造精度最高的光刻系統。

      這個光刻機制造出來的芯片主要是用于量子計算機,可以制造出高精度的固態量子器件,以及納米器件及材料,對量子計算機來說精度非常重要。

    美國造出0.7nm芯片!使用最新的超高真空系統設計,EUV光刻機做不到

      ZyvexLitho1不僅是精度最高的電子束光刻機,而且還是可以商用的,Zyvex公司已經可以接受其他人的訂單,機器可以在6個月內出貨。

      2015年費曼獎得主、硅量子計算公司的首席執行官、新南威爾士大學量子計算和通信技術中心主任Michelle Simmons教授表示,“建立一個可擴展的量子計算機有許多挑戰。我們堅信,要實現量子計算的全部潛力,需要高精度的制造。我們對ZyvexLitho1感到興奮,這是第一個提供原子級精密圖案的商業化工具?!?/p>

      STM光刻技術的發明者、2014年費曼獎得主、伊利諾伊大學教授Joe Lyding表示:“到目前為止,Zyvex實驗室的技術是最先進的,也是這種原子級精確光刻技術的唯一商業化實現?!?/p>

      Zyvex是致力于生產原子級精密制造工具的納米技術公司。這個產品是在DARPA(國防高級研究計劃局)、陸軍研究辦公室、能源部先進制造辦公室和德克薩斯大學達拉斯分校的Reza Moheimani教授的支持下完成的,他最近被國際自動控制聯合會授予工業成就獎,“以支持單原子規模的量子硅設備制造的控制發展”。

      氫去鈍化光刻(HDL):實現更高的分辨率和精度

      氫去鈍化光刻(HDL)是電子束光刻(EBL)的一種形式,它通過非常簡單的儀器實現原子分辨率,并使用能量非常低的電子。它使用量子物理學有效地聚焦低能電子和振動加熱方法,以產生高度非線性(多電子)的曝光機制。HDL使用附著在硅表面的單層H原子作為非常薄的抗蝕劑層,并使用電子刺激解吸在抗蝕劑中創建圖案。

      傳統EBL使用大型昂貴的電子光學系統和非常高的能量(200Kev)來實現小光斑尺寸;但是高能電子(獲得小光斑尺寸所必需的)分散在傳統EBL使用的聚合物抗蝕劑中,并分散沉積的能量,從而形成更大的結構。HDL實現了比傳統EBL更高的分辨率和精度。

    美國造出0.7nm芯片!使用最新的超高真空系統設計,EUV光刻機做不到

      數據顯示,光刻膠中的沉積能量不會下降到光束中心的10%,直到徑向距離約為4nm。

      使用HDL,實驗團隊能夠暴露比EBL的10%閾值半徑小>10倍的單個原子。這個小得多的曝光區域令人驚訝,因為HDL不使用光學器件,只是將鎢金屬尖端放置在H鈍化硅樣品上方約1nm處。人們會期望,如果沒有光學器件來聚焦來自尖端的電子,那么曝光區域會更大。

    美國造出0.7nm芯片!使用最新的超高真空系統設計,EUV光刻機做不到

    距H鈍化硅表面約1nm的W掃描隧穿顯微鏡(STM)尖端

      電子似乎不太可能只遵循暴露單個H原子所需的實心箭頭路徑。為了解決這個謎團,我們必須了解電子實際上不是從尖端發射(在成像和原子精密光刻模式下),而是從樣品到尖端(在成像模式下)或從尖端到樣品(在光刻模式下)模式。使用具有無限平坦和導電襯底的簡單模型、STM尖端頂點處單個W原子的發射以及簡化的隧穿電流模型,我們將看到電流隨著隧穿距離呈指數下降。

      嵌入ZyvexLitho1的是ZyVector。這個20位數字控制系統具有低噪音、低延遲的特點,使用戶能夠為固態量子設備和其他納米設備和材料制作原子級的精確圖案。ZyvexLitho1是一個完整的掃描隧穿光刻系統,具有任何其他商業掃描隧穿光刻系統不具備的功能:能夠實現無失真成像、自適應電流反饋回路、自動晶格對準、數字矢量光刻、自動化腳本和內置計量。

      不僅如此,完整的ZyvexLitho1系統還包括一個為制造量子器件而配置的ScientaOmicron超高真空STM(掃描隧穿顯微鏡)。ScientaOmicron的SPM產品經理Andreas Bettac博士表示:“在這里,我們將最新的超高真空系統設計和ScientaOmicron的成熟的SPM與Zyvex的STM光刻專用的高精度STM控制器相結合。我期待與Zyvex繼續進行富有成效的合作?!?/p>

      雖然EBL電子束光刻機的精度可以輕松超過EUV光刻機,但是,這種技術的缺點也很明顯,那就是產量很低,無法大規模制造芯片,只適合制作那些小批量的高精度芯片或者器件,指望它們取代EUV光刻機也不現實。

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