Uusi eristetekniikka pienemmille siruille

Oksidista MOF:ksi muuntoprosessiin liittyvä tilavuuden lisäys mahdollistaa nanomittakaavan kaivojen saumattoman täyttämisen.

KU Leuvenin ja imec:n tutkijat ovat onnistuneesti kehittäneet uuden tekniikan mikrosirujen eristeeksi. Tekniikka hyödyntää metalliorgaanisia kehyksiä (MOF), uudentyyppisiä materiaaleja, jotka koostuvat strukturoiduista nanohuokosista.

Pitkällä tähtäimellä tätä menetelmää voidaan käyttää kehittämään pienempiä ja tehokkaampia siruja, jotka kuluttavat vähemmän energiaa.

Jatkuva mikropiirien mitoitusten pienentäminen tuo mukanaan monia hankaluuksia. Hyvin toimivan sirun saamiseksi tarvitaan eristeaine, joka erottaa johdot toisistaan ja varmistaa, että sähköiset signaalit eivät häiriinny. Se ei kuitenkaan ole helppo asia saavuttaa nanomittakaavassa.

KU Leuvenin professori Rob Amelootin johtama tutkimus osoittaa, että uusi tekniikka saattaa tarjota ratkaisun. "Käytämme eristävänä aineena metalli-orgaanisia rakenteita (MOF). Nämä ovat materiaaleja, jotka koostuvat metalli-ioneista ja orgaanisista molekyyleistä. Ne muodostavat yhdessä kiteen, joka on huokoinen mutta kestävä."

Tutkimusryhmä onnistui ensimmäistä kertaa sovittamaan MOF-eristeen elektroniseen materiaaliin. Tätä varten käytettiin teollista menetelmää eli kemiallista höyrysaostusta, kertoo tutkijatohtori Mikhail Krishtab.

"Ensin asetamme oksidikalvon pintaan. Sitten annamme sen reagoida orgaanisen materiaalin höyryn kanssa. Tämä reaktio saa materiaalin laajenemiseen muodostaen nanohuokoisia kiteitä."

"Tämän menetelmän tärkein etu on, että se on alhaalta ylöspäin", Krishtab selvittää. "Me kerrostamme ensin oksidikalvon, joka turpoaa sitten erittäin huokoiseksi MOF-materiaaliksi.

"MOF-materiaali muodostaa huokoisen rakenteen, joka täyttää kaikki kolot johtimien välillä. Näin me tiedämme, että eristys on täydellinen ja homogeeninen. Muilla ylhäältä alas suuntautuvilla menetelmät ovat aina alttiina riskille, että eristeessä on pieniä aukkoja."

Tutkijoiden mukaan MOF-materiaalilla on juuri oikeat ominaisuudet ja jatkossa on tarkennettava viimeistelyyn. Kiteiden pinta on tällä hetkellä edelleen epäsäännöllinen ja se olisi tasoitettava, jotta tämän materiaalin voi integroida sirutekniikkaan.

Aiheesta aiemmin:

Mikä ihmeen MOF?

Vaihtoehtoja piille ja platinalle