增强高分辨率图案的材料以推进微电子技术的发展

为了提高处理速度并降低电子设备的功耗，微电子工业继续推动越来越小的特征尺寸。今天的手机中的晶体管通常为10纳米(nm) - 相当于大约50个硅原子宽或更小。将晶体管缩小到这些尺寸以下以更高的精度需要用于光刻的先进材料 - 用于在硅晶片上印刷电路元件以制造电子芯片的主要技术。一个挑战是开发稳健的“抗蚀剂”或用作模板的材料，用于将电路图案转移到诸如硅的器件有用的衬底中。

现在，来自功能纳米材料中心(CFN) - 美国能源部(DOE)布鲁克海文国家实验室科学用户设施的科学家们已经使用最近开发的渗透合成技术来制造结合有机聚合物聚合物的抗蚀剂(甲基丙烯酸甲酯)或PMMA，与无机氧化铝。PMMA因其低成本和高分辨率而成为电子束光刻(EBL)中使用最广泛的抗蚀剂，这是一种利用电子来制作图案模板的光刻技术。然而，在产生超小特征尺寸所需的抗蚀剂厚度下，当图案被蚀刻到硅中时，图案通常开始劣化，不能产生所需的高纵横比(高宽比)。

正如7月8日在线发表在材料化学杂志C上的论文中所报道的那样，这些“混合”有机 - 无机抗蚀剂表现出高的光刻对比度，并且能够图案化具有高纵横比的高分辨率硅纳米结构。通过改变渗透到PMMA中的氧化铝(或不同的无机元素)的量，科学家可以针对特定应用调整这些参数。例如，诸如闪存驱动器的下一代存储器设备将基于三维堆叠结构以增加存储密度，因此需要极高的纵横比;另一方面，非常高的分辨率是未来处理器芯片最重要的特性。

“我们使用现有的抗蚀剂，廉价的金属氧化物和几乎所有纳米加工设备中常见的设备，而不是采用全新的合成路线，”CFN电子纳米材料集团的博士后研究员，第一作者Nikhil Tiwale说。

虽然已经提出了其他混合抗蚀剂，但是它们中的大多数需要高电子剂量(强度)，涉及复杂的化学合成方法，或者具有昂贵的专有组合物。因此，这些抗蚀剂对于下一代电子设备的高速率，大批量制造而言不是最佳的。

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