Mẹo dùng tia UV giúp sản xuất chip nhanh hơn, thân thiện hơn với môi trường

Sản xuất chip là quá trình phức tạp. Các chip ngày nay tích hợp hàng tỉ bóng bán dẫn, điều khiển dòng điện trong mọi thứ, từ điện thoại thông minh đến máy tính xách tay. Để chế tạo chip, các kỹ sư thường sử dụng phương pháp gọi là lắng đọng lớp nguyên tử (ALD).

Kỹ thuật này bổ sung thêm lớp vật liệu siêu mỏng lên bề mặt chip. Nhưng có một vấn đề rắc rối, ALD sẽ che phủ lên mọi thứ, kể cả những khu vực không cần che phủ.

Để khắc phục vấn đề này, các nhà khoa học tại Đại học Missouri (MU), Hoa Kỳ phát triển phương pháp nhanh hơn, sạch hơn, chính xác hơn, để sản xuất chip máy tính, gọi là lắng đọng lớp nguyên tử bằng tia cực tím (UV-ALD).

Phiên bản ALD này sử dụng tia UV để “kích hoạt” chỉ những khu vực cần che phủ. Khi tia UV chiếu vào một phần cụ thể của chip, điểm đó sẽ trở nên dính, cho phép vật liệu oxit kim loại bám dính vào đúng vị trí cần thiết.

Quy trình mới này có thể rút ngắn bốn hoặc năm bước truyền thống cần thiết trong sản xuất chip, xuống chỉ còn hai. Chỉ cần chiếu tia UV vào các khu vực mong muốn và phủ lớp phủ, chip có thể chế tạo hiệu quả hơn nhiều.

Một lợi ích lớn khác của phương pháp mới này là thân thiện với môi trường. Ít bước sản xuất hơn, có nghĩa là ít cần đến hóa chất độc hại hơn. Điều này không chỉ an toàn hơn cho người làm việc trong các nhà máy sản xuất chip, mà còn tốt hơn cho môi trường.

Quy trình nhắm mục tiêu này giúp giảm thiểu chất thải và tránh được vấn đề che phủ sai các phần của chip. Phương pháp hợp lý hóa này có thể dẫn đến điều kiện làm việc an toàn hơn và ít chất thải hóa học hơn.

Nhóm nghiên cứu thử nghiệm phương pháp này, bằng cách sử dụng vật liệu gọi là molybdenum disulfide (MoS₂), đang được xem như một thành phần đầy hứa hẹn trong chip máy tính thế hệ tiếp theo. Kết quả cho thấy, phương pháp UV-ALD có thể phủ lớp phủ lên MoS₂ một cách hiệu quả và có kiểm soát.

Nghiên cứu này thực hiện tại Viện khoa học và kỹ thuật vật liệu MU, một nỗ lực chung giữa Khoa kỹ thuật và Khoa nghệ thuật - khoa học tại Đại học Missouri. Nghiên cứu của họ được công bố trên tạp chí Chemistry of Materials.