Гибкая интегральная схема, полученная с использованием нового метода тонкой нарезки. Фото ACS

Если бы гибкие интегральные схемы были доступны уже сегодня, производители электронных гаджетов могли бы порадовать нас очень необычными и по-настоящему гибкими устройствами. И вот наконец-то ученым из Техасского университета в Остине (США) удалось разработать метод, который позволяет получать высокопроизводительные, гибкие интегральные схемы, используя лишь стандартное оборудование и материалы, которые применяются для изготовления традиционных чипов.

Прежде, чтобы получить гибкие схемы, исследователи часто прибегали к совершенно новым для полупроводниковой промышленности материалам, таким как полупроводящие полимеры или неорганические нанопровода. Даже несмотря на то, что многие подобные подходы имели некоторый успех, все они требуют полного отказа от существующего отлаженного и очень дорого оборудования. Техасцы же предложили методику создания гибких интегральных схем любой сложности, которая не нуждается в сколько-нибудь значительных изменениях существующих производственных процессов, что позволяет надеяться на ее скорое внедрение.

Ученые попробовали найти удобный способ, позволяющий нарезать обычные кремниевые подложки на еще более тонкие листы, которые в силу своей "худобы" обретают гибкость. Итак, предложено начать с нанесения желаемого "рисунка" интегральной схемы на поверхность стандартной 200-миллиметровой кремниевой пластины, используя прежние производственные линии. Толщина таких пластин — около 600–700 мкм, гибким же кремний становится при толщине порядка нескольких десятков микрон. Именно такой слой с уже нанесенным на него "рисунком" и нужно отделять от остальной подложки.

Сделать это удалось весьма оригинальным способом. Подложку с подготовленным "рисунком" гальванически покрыли тонким 50–100-микрометровым слоем никеля. Затем полученную металлизированную подложку нагрели до 100 градусов. При нагревании кремний и никель расширяются с разными скоростями, что приводит к стрессу, которому подвергается кремний. В результате на краях подложки, в 20–30 мкм от широкой плоскости, возникает разлом (помогает нанесенный на широкую поверхность рисунок схемы, снижающий сопротивление материала в верхних слоях). Используя очень тонкую проволочку, разлом углубляется сквозь весь объем подложки. Процесс можно сравнить с нарезанием струной тонких кусочков сыра. После удаления никеля (возможно, в кислом растворе) остается тонкий и гибкий кремниевый лист с заранее нанесенным "рисунком" интегральной схемы.

Любопытно, что технология сразу же была одобрена производителями полупроводниковых микросхем. Так, нанотехкомпания SVTC (США) опробовала методику для создания многослойных трехмерных чипов (напомним, что это позволяет получить бóльшую вычислительную мощь на меньшей площади кристалла). То есть, можно сделать вывод, что на подходе настоящие гибкие микросхемы.

Вот здесь также можно прочитать про гибкие экраны, а здесь и здесь — про гибкие аккумуляторы. Таким образом, концепт Nokia Morph, представленный в 2008 году, приобретает все более реальные очертания.