Rijksuniversiteit Groningen werkt aan superkleine chips

De aan de Rijksuniversiteit Groningen verbonden fysicus prof. dr. Ullrich Steiner heeft een nieuwe manier uitgevonden om superkleine computerchips te maken. Het fabriceren van chips die nog kleiner zijn dan die nu in computers te vinden zijn, vereist nieuwe technieken, aldus de universiteit.

Afgelopen week publiceerde Steiner in Nature een nieuw elektrostatisch reproductieproces waarmee het mogelijk is zeer fijne patronen in chips te etsen, met een breedte van slechts 140 nanometer (1 nanometer is 1 miljoenste millimeter). Op den duur moet het kopiëren van patronen kleiner dan 100 nanometer mogelijk zijn, verwacht Steiner. Dit is een stuk fijner dan de gangbare methode, die sporen etst van 180 of 250 nanometer breed.

Op het ogenblik worden chips gemaakt met een procédé dat herinnert aan de manier waarop fotografen hun foto's afdrukken. Onder een lamp licht het ontwerp van de chip als negatief; de lamp projecteert dat door een lens op een vlak plaatje silicium. Het plaatje silicium is bedekt met een laagje lichtgevoelige kunststof. Na belichting volgt ontwikkeling, waarna de lijntjes van het patroon van het ontwerp worden weggespoeld. De resterende kunststoffilm vormt dan een masker. Aan het eind van het proces wordt het patroon met een geschikte vloeistof in het silicium geëtst en het masker weggewassen.

Factoren die deze reproductietechniek beperken, zijn de lamp en de lens. Om hele smalle lijntjes te projecteren is een lamp nodig met UV-licht van een hele kleine golflengte. Bij dit soort licht is het moeilijk om geschikt materiaal voor de lens te vinden. Glas is ondoorzichtig voor UV. In het nieuwe procédé van Steiner is de belichtingsapparatuur helemaal niet meer nodig. Onder het plaatje silicium plakt hij een vlakke elektrodeplaat. Boven het laagje kunststof, dat op het silicium ligt, hangt hij op enige hoogte nog zo'n plaat. In dat bovenste plaatje heeft Steiner met een elektronenstraal een patroon laten krassen.

Steiner verhit dit geheel tot de kunststof (bijvoorbeeld polystyreen) vloeibaar wordt. Dan zet hij spanning op de elektroden. Het vloeibare polymeer op het siliciumplaatje wordt dan door de elektrostatische spanning omhoog getrokken, waarbij het patroon van de bovenste elektrode in de vloeistof wordt afgebeeld.

Het principe van deze complexe methode is volgens de wetenschapper zelf „zo eenvoudig dat je het in de keuken kunt uitvoeren. Een verwarmingsplaatje is eigenlijk alles wat je nodig hebt.” Wel is een hoge elektrische spanning nodig: 10 tot 100 miljoen volt per meter, maar vanwege de geringe afstanden is 30 volt in de praktijk voldoende.

Hoewel de algemene verwachting is dat computerchips nog zeker vijftien jaar almaar kleiner kunnen worden, is het nog niet zeker met wat voor technieken dat moet gebeuren. Er is inmiddels patent aangevraagd op de methode van Steiner, die makkelijk te integreren is in bestaande technieken, aldus de hoogleraar.