Добрый вечер, уважаемые хабрапользователи!

Момент, когда мы будем сворачивать в трубочку гибкий смартфон, стал еще ближе. За подробностями — просим под кат.



На конференции International Electron Devices Meeting, прошедшей в Сан-Франциско, IBM представила новую и относительно недорогую технологию для изготовления кремниевой электроники на гибкой пластиковой подложке.

С одной стороны, IBM указывает на незначительное снижение производительности транзисторов в процессе производства, но с другой, исследования доказывают, что гибкая и доступная техника все-таки может создаваться с обычными процессами при комнатной температуре.

По словам Давуда Шарьерди (Davood Sharjerdi), сотрудника исследовательского центра IBM's T.J. Watson Research Center, в ходе тестирования других одно- и двумерных материалов в гибкой электронике возникали такие проблемы как высокое контактное сопротивление и ненадежная изоляция затвора. Кроме того, другие методы требуют или нестандартных процессов и материалов, или нуждаются в высоких температурах в процессе производства.

Подход IBM, основанный на контролируемом скалывании или отслаивании, был описан в начале этого года как техника «kerfless» для удаления кремния, германия и III-V слоев, которая использовалась IBM в качестве доказательства возможности изготовления маломощных фотоэлектрических батарей.

Этот подход является, как ни странно, простым. Подложка с микросхемами скалывается и переносится на гибкую пластиковую ленту. В результате получается устройство с длиной затвора менее 30 нм и шагом затвора 100 нм.

По словам специалистов из IBM, им удалось достичь наилучших характеристик для гибких схем SRAM-памяти с напряжением VDD=0,6V и кольцевого генератора с периодом задержки 16 пс при питании 0,9V.

Процесс заключается в следующем: все начинается с подложки (очень тонкая SOI-ETSOI), на которую выделяется стрессор-слой никеля толщиной примерно 5–6 микрон. (ИС изготовлены по 22-нм CMOS-технологии с использованием ETSOI-пластин диаметром 300 мм). Поверх стрессор-слоя наносят слой эластичной полиимидной ленты. Далее при комнатной температуре с одного края подложки ученые провоцируют «стресс-разрыв» и распространяют по всей поверхности подложки «механически управляемый» фронт разлома.

IBM использует технологию ETSOI по двум причинам. Первая – ультратонкая толщина подложек (60 ангстрем), что позволяет масштабировать процесс ниже 30 нм и добиваться высокой плотности элементов схемы. Вторая — наличие нелегированных каналов транзисторов снижает неравномерность распределения примесей, что допускает значительный разброс значений напряжений на чипе.

Для того, чтобы улучшить механическую гибкость, исследователи удалили из��ыток кремния под заглубленным слоем окисла.



Вторым шагом для повышения гибкости был перенос схемы на пластиковую подложку, после чего удалялись «относительно толстая» полиимидная лента и слой никеля. Полиимид легко сходит, потому что он связан с подложкой термоудаляемым адгезивом; никель удаляется посредством химического травления.

IBM сообщила о незначительном уменьшении быстродействия схем на гибких образцах по сравнению с характеристиками до переноса на гибкую ленту, причем у транзисторов p-типа отмечается большее ухудшение параметров, чем у n-типа (на 30–40%).

Для определения причин ухудшения IBM проконтролировала скалывание на другой пластине ETSOI, используя те же этапы обработки. В этот раз образец был жестко зафиксирован на кремниевой пластине вместо переноса на гибкую пластиковую подложку. В результате ученые IBM пришли к выводу, что снижение характеристик транзисторов p-типа было вызвано, скорее всего, механическим воздействием зонда, а не напряжениями, вызванными процессом скалывания.

По словам Давуда Шарьерди, в лаборатории выход годных образцов составил 97%, а проблемы, с которыми они столкнулись, были вызваны инструментом для осаждения никеля, который затронул этот слой. Он также добавил, что процесс является воспроизводимым, а зная расположение стрессора в слое никеля, можно с точностью до плюс-минус 1 мкм определить глубину скалывания.

Via eetimes