Röntgenlitografi kan ge tätpackad jättekrets

Röntgenlitografi kan bana vägen för kretsar med dimensioner under 0,1 μm. Men masker och röntgenkänsliga resister är exempel på problem som återstår att lösas.

Om drygt tio år är kretsar med dimensioner på 0,1 μm vardagsmat. Det hävdar åtminstone experter på området.

Men redan vid ungefär 0,18 μm går den fysiska gränsen för dagens litografiteknik där man använder ultraviolett ljus för att överföra mönstret i maskerna till kislet.

Vilken teknik som skall väljas för att kliva över den magiska 0,18 μm-tröskeln är ännu en öppen fråga. Företag och universitet världen över plöjer ner såväl pengar som tid på att utforska bland annat röntgenlitografi, en projektionsteknik där man använder röntgenstrålar i stället för ultraviolett ljus.

Tekniken har stora fördelar. Noggrannheten blir i runda tal faktor tusen gånger bättre jämfört med ultra-violett teknik. Kretsarna skulle kunna rymma en miljon gånger fler transistorer jämfört med dagens teknik. Åtminstone i teorin.

Ett annat plus är att mikroskopiskt damm, som kan sabotera kislet vid UV- litografi, är helt genomskinligt för röntgenstrålarna. Man kan då tillverka betydligt större kiselskivor än vad man klarar idag och renhetskraven blir inte lika extrema som i dagens kiselfabriker. Dessutom påverkas den röntgenkänsliga resisten inte av synligt ljus.

Masker största haken

Men det finns mycket som sätter käppar i hjulen för dagens röntgenlitografiforskare. Maskerna med kretsmönster är den största stötestenen. Orsaken är att röntgenljus inte kan fokuseras med linser. Maskerna måste alltså vara i naturlig storlek och blir därför mycket komplicerade att tillverka. I gengäld slipper man den avancerade optik som idag används för att fokusera UV- strålarna på kislet. Ett annat problem är att röntgenkänsliga resister är knepiga att tillverka.

Röntgenljus

Hur får man fram själva röntgenstrålarna då? Ett alternativ är en så kallad synkrotron, ett slags partikelaccelerator för elektroner som fås att avge röntgen under påtvingad karusellåkning. Nackdelen är att

en sådan utrustning är mycket dyr. Västvärldens enda kommersiella synkrotron ägs av IBM som på labstadiet lär ha fått fram kretsar med 0,12 μm linjebredd. För att minska kostnaderna samarbetar företaget sedan en tid med bland annat Motorola och AT&T. Andra synkrotronägare är japanska halvledartillverkare samt universitet världen över.

Röntgenforskare med mer begränsad plånbok kan skapa röntgenstrålar med högenergilasrar som får bombardera exempelvis aluminium.

Mjuk röntgen

Röntgenlitografin har flera medtävlare när processerna kryper under 0,1 μm- strecket. Stora satsningar görs på extremt UV-ljus, eller mjuk röntgen som det också kallas. I gränslandet mellan UV-ljus och röntgen fungerar inte optiska system som bygger på linser. I stället används väldigt exakta speglar med särskilt ytskikt. På så vis slipper man tillverka masker i naturlig storlek.

Ett annan möjlighet är att skippa litografin helt och "skriva" direkt på kislet med en fokuserad elektronstråle som skulle fungera ungefär som en laser. Haken är att det skulle ta alltför lång tid att rista alla de miljontals transistorer som trängs på dagens avancerade kretsar.

Charlotta von Schultz