Bilim dünyasından heyecan verici bir haber geldi! Amerika Birleşik Devletleri'ndeki bir üniversitede görev yapan araştırmacılar, çip üretiminde katmanları hizalamak için lazerler ve özel 'metalensler' kullanan yepyeni bir yöntem geliştirdi. Bu yenilikçi tekniğin, atomik ölçekte hassasiyet sağlayabildiği belirtiliyor. Söz konusu gelişme, hem gelecek nesil işlem teknolojileri hem de çoklu çiplet içeren 3 boyutlu tasarımların entegrasyonu için kritik öneme sahip olabilir.
Katman hizalama hassasiyeti, yani bir çip katmanının altındaki katmanla kusursuz bir şekilde hizalanması, günümüz çip üretim araçlarının en temel yeteneklerinden biri. Zira mantık çipleri içeren her bir silikon plaka (wafer), farklı makineler tarafından gerçekleştirilen 4.000'den fazla üretim adımından geçiyor. Mevcut çip üretim araçları, katman hizalama işlemlerini genellikle gelişmiş optik metroloji, hizalama işaretleri ve fotolitografi sistemlerine entegre edilmiş kapalı döngü kontrol sistemleri kullanarak yapıyor.
Ancak mevcut yöntemlerin bazı sınırlamaları bulunuyor. Örneğin, birbirinden uzakta bulunan katmanlara aynı anda odaklanamama veya yaklaşık 2 – 2.5 nanometre (nm) çözünürlük sınırı gibi sorunlar mevcut. Bu durumlar, yeniden odaklama ve konumlandırma sırasında potansiyel hatalara yol açabiliyor. Bu hatalar, gelecekte hem yeni nesil üretim teknolojileri hem de dikey olarak üst üste yerleştirilmiş çoklu çiplet tasarımları için problem teşkil edebilir.
Araştırma ekibinin önerdiği yöntemde ise çip yüzeylerine özel olarak tasarlanmış eş merkezli metalensler yerleştiriliyor. Bu lensler bir lazerle aydınlatıldığında, holografik girişim desenleri oluşturuyor. Araştırmacılar, bu desenleri analiz ederek iki çip katmanının ne kadar yanlış hizalandığını, hatta bu hizasızlığın yönünü ve üç uzamsal eksendeki kesin miktarını belirleyebiliyor.
Geliştirilen teknik, 0.017 nm kadar küçük yanal ve 0.134 nm kadar küçük dikey sapmaları tespit edebiliyor. Bu hassasiyet seviyesi, araştırmacıların başlangıçta hedeflediği 100 nm hassasiyetin çok ötesinde ve optik mikroskopların çözebileceği sınırları aşıyor. Dahası, ekibin inancına göre bu yöntem, çip üretiminin ve 3 boyutlu çip entegrasyonunun en karmaşık adımlarından birini basitleştirerek üretim maliyetlerini düşürme potansiyeline sahip. Ancak bu noktada önemli bir soru işareti var: Bu sistemin mevcut litografi, çip birleştirme (bonding) ve silikon içi bağlantı (TSV) oluşturma araçlarıyla entegre edilip edilemeyeceği henüz belirsiz. Eğer entegrasyon mümkün olmazsa, teknolojinin yarı iletken endüstrisinde yaygınlaşması zorlaşabilir.
Bu lazer hologram teknolojisinin etkileri çip üretiminin ötesine de uzanıyor. Benzer bir kurulum (temel bir lazer kaynağı ve bir kamera), fiziksel hareketleri ölçmek için uyarlanabilir. Örneğin, basınç veya titreşim nedeniyle bir yüzeydeki kayma, optik bir sinyale dönüştürülebilir. Bu da çevresel algılama, endüstriyel izleme ve biyomedikal teşhis gibi alanlarda yeni uygulama kapıları aralıyor.
