Natuurkundige Igor Kaganovich van het Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) van het Department of Energy (DOE) en medewerkers hebben enkele van de fysica blootgelegd die het etsen van siliciumcomputerchips mogelijk maken, die mobiele telefoons van stroom voorzien, computers, en een enorm scala aan elektronische apparaten. specifiek, het team ontdekte hoe elektrisch geladen gas, bekend als plasma, het etsproces effectiever maakt dan het anders zou zijn. Het onderzoek, gepubliceerd in twee artikelen die verschijnen in de september- en decembernummers van 2016 Fysica van plasma's , werd ondersteund door het DOE's Office of Science (FES).

Kaganovich, Plaatsvervangend hoofd van de afdeling PPPL Theorie, samen met Dmytro Sydorenko van de Universiteit van Alberta, wist dat het plasma-etsproces effectief was, maar wisten niet precies hoe het proces werkte. Dus onderzochten ze de theoretische onderbouwing van het proces.

Tijdens het etsproces wordt een stuk silicium wordt in een kamer geplaatst en ondergedompeld in een dunne laag plasma, ongeveer twee centimeter breed. Ook in het plasma bevinden zich twee elektroden op enkele centimeters van elkaar die een elektronenbundel produceren. Terwijl de elektronen door het plasma stromen, ze starten een proces dat bekend staat als een instabiliteit in twee stromen, die plasmagolven opwekt die het plasma in staat stellen het silicium efficiënter te etsen.

Sydorenko en Kaganovich hebben dit proces gemodelleerd. Ze toonden aan dat de golven die door de elektronenbundel worden gecreëerd veel intenser kunnen worden dan in plasma's die niet worden begrensd door elektroden. Met andere woorden, wanneer een plasma wordt begrensd, de golf die wordt aangedreven door de instabiliteit van twee stromen kan erg sterk worden. "De simulaties geven aan dat het plaatsen van plasma in een paar elektroden de excitatie van grote plasmagolven ondersteunt, die vervolgens leiden tot de versnelling van plasma-elektronen die kunnen helpen bij het etsen, ' zei Kaganovich.

Het begrijpen van de fysica die ten grondslag ligt aan de plasma-etstechniek zou onderzoekers kunnen helpen bij het ontwerpen van efficiëntere processen om circuits op siliciumchips te etsen.

PPPL, op de Forrestal Campus van Princeton University in Plainsboro, NJ, is gewijd aan het creëren van nieuwe kennis over de fysica van plasma's - ultraheet, geladen gassen - en het ontwikkelen van praktische oplossingen voor het creëren van fusie-energie. Het laboratorium wordt beheerd door de University for the U.S. Department of Energy's Office of Science, die de grootste voorstander is van fundamenteel onderzoek in de natuurwetenschappen in de Verenigde Staten, en werkt aan het aanpakken van enkele van de meest urgente uitdagingen van onze tijd. Voor meer informatie, ga naar science.energy.gov.