MIT發表分子自我組裝技術 要讓電腦晶片更小

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文/范眠 2010-03-17

在半導體製程持續微縮下，現在光蝕刻設備的光線波長已經大於電路尺寸。自我組裝晶片技術利用分子在矽晶材料上的自動排列，以生成非常微小的電路，以克服上述的挑戰。

麻省理工學院（MIT）研究人員針對自我組裝（slef-assembling）晶片技術發表最新的研究成果，未來這種技術將有機會用來製造更微小的晶片電路。

在週一（3/16）發行的自然奈米技術（Nature Nanotechnology）期刊中，MIT研究人員發表了此項新技術的研究成果。所謂自我組裝晶片是指利用分子在矽晶材料上的自動排列，以生成非常微小的電路。此一技術的研發主要是為了因應現有製程微縮已幾乎達物理極限的瓶頸，希望透過奈米技術進展，而為半導體產業開創新的未來。

MIT表示，現行的晶圓製造過程中有一重要的光蝕刻（photolithograpgy）程序，主要是透過光學方式，利用光罩將塗覆光阻劑的晶圓表面蝕刻上電路圖形。但在製程持續微縮下，現在光蝕刻設備的光線波長已經大於電路尺寸。因此，製造商不得不開發許多其他技巧來克服此一挑戰，但能夠縮小的程度非常有限。而若利用新的電子束（electron-beam）技術在整片晶圓上進行光蝕刻又太過昂貴。

MIT研究人員的做法則是僅利用電子束蝕刻在矽晶片上生成許多的微小柱狀體圖形。然後，將特殊調配的分子聚合物沉積在晶片上。此聚合物中有許多微小、以長條鏈狀重覆相連的分子單元。之後，這些聚合物會立即栓在柱狀體上，以自動形成有用的圖案。

此作法的要訣是採用異量分子聚合物（copolymers），亦即採用兩種不同聚合物的組合。由於不同聚合物會形成不同長度的鏈狀結構，再搭配不同的聚合物比例、以及晶片上柱狀體的不同形狀和位置，便可創造出各種圖形以供電路設計之用。

半導體研究公司（Semiconductor Research Corporation）的奈米製造科學研究中心主任Dan Herr表示，在四、五年前該機構曾為自我組裝晶片規範出七種基本形狀。自此以來，許多研究人員為沿用此一做法，都必須先在晶圓表面上蝕刻出一個溝槽，以作為分子自我組裝的通道。但MIT的做法無需再利用這樣的通道引導分子進行組裝，不但可大幅降低對電子束技術的依賴，還能顯著提升生產效率。

MIT表示，儘管已獲得了重大的技術進展，但在證明自我組裝能真正進行商業化製造前，還有許多研究尚待完成。在近期內，會先將此新技術試用在傳統的光罩製造上，同時進行原型晶片的開發。(編譯/范眠)