Прежде, чтобы получить гибкие схемы, исследователи часто прибегали к совершенно новым для полупроводниковой промышленности материалам, таким как полупроводящие полимеры или неорганические нанопровода. Другие научные группы пытали счастья, используя новые приёмы в работе с привычным поликристаллическим кремнием, или же осаждали разные формы кремния на гибкие пластиковые подложки. Даже несмотря на то, что многие подобные подходы имели определённый успех, все они требуют полного отказа от существующего отлаженного и очень дорогого оборудования.
А вот техасцы предложили методику создания гибких интегральных схем любой сложности, которая не нуждается в сколько-нибудь значительных изменениях существующих производственных процессов, что позволяет надеяться на её скорое внедрение.
Рис. 1. Эта гибкая интегральная схема была получена с использованием нового метода тонкой нарезки. (Иллюстрация ACS).
Учёные попробовали найти удобный способ, позволяющий нарезать обычные кремниевые подложки («вафли») на ещё более тонкие листы, которые в силу своей «худобы» обретают гибкость. Итак, предложено начать с нанесения желаемого «рисунка» интегральной схемы на поверхность стандартной 200-миллиметровой кремниевой пластины, используя «старые» производственные линии. Толщина таких пластин — около 600–700 мкм, гибким же кремний становится при толщине порядка нескольких десятков микрон. Именно такой слой с уже нанесённым на него «рисунком» и нужно отделять от остальной подложки.
Сделать это удалось весьма оригинальным способом. Подложку с подготовленным «рисунком» гальванически покрыли тонким 50–100-микрометровым слоем никеля. Затем полученную металлизированную подложку нагрели до 100 ˚C. При нагревании кремний и никель расширяются с разными скоростями, что приводит к стрессу, которому подвергается кремний. В результате на краях подложки, в 20–30 мкм от широкой плоскости, возникает разлом (помогает нанесённый на широкую поверхность рисунок схемы, снижающий сопротивление материала в верхних слоях). Используя очень тонкую проволочку, разлом углубляется сквозь весь объём подложки. Процесс можно сравнить с нарезанием струной тонких кусочков сыра. После удаления никеля (возможно, в кислом растворе) остаётся тонкий и гибкий кремниевый лист с заранее нанесённым «рисунком» интегральной схемы.
Любопытно, что технология сразу же была одобрена производителями полупроводниковых микросхем. Так, нанотехкомпания SVTC (США) опробовала методику для создания многослойных трёхмерных чипов (напомним, что это позволяет получить бóльшую вычислительную мощь на меньшей площади кристалла). Что же, на подходе настоящие гибкие микросхемы? Ура, если так.
Подробное описание новой технологии представлено в журнале Nano Letters.
2 294
