Samsung scopre e presenta un nuovo materiale per migliorare la qualità dei semiconduttori

• Sfide scientifiche

Si parla frequentemente dei progressi compiuti in fatto di miglioramento dei processi litografici e, quindi, al livello di integrazione dei transistor (vedere Nanometro, unità di misura utilizzata per descrivere le CPU: ecco perché). Purtuttavia, i materiali utilizzati per realizzare i moderni chip sono ugualmente se non ancora di più.

Non tutti i materiali utilizzati sono ancora validi quando si passa da processi litografici a 10 nm a quelli a 5 nm o quando si lavora con la litografia ultravioletta estrema (EUV; Come nascono chip e processori ultraminiaturizzati con i sistemi EUV).

Samsug ha compiuto un importante passo avanti per ciò che concerne l’utilizzo di materiali innovativi.
La scoperta è stata messa a segno da un team dell’Institute of Advanced Technology di Samsung, del National Institute of Science and Technology di Ulsan (Cina) e dell’Università di Cambridge (Regno Unito): lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature.

I ricercatori spiegano che è stato utilizzato un derivato del grafene, materiale particolarmente promettente nel campo dei semiconduttori: Grafene: cos’è. Tra realtà e mito per le nuove batterie.

Nello studio viene dapprima presentata la struttura molecolare del grafene bianco, composta da molecole di azoto e boro. Essa viene chiamata nitruro di boro esagonale a causa della forma bidimensionale della sua struttura. Samsung ne ha usato la struttura amorfa, da cui deriva appunto il nome di nitruro di boro amorfo.
Il vantaggio di quest’ultimo è che ha una bassissima permittività relativa, pari a solo 1,78 quando materiali come l’arseniuro di gallio o il nitruro di gallio usato nella fabbricazione attuale dei wafer hanno una permittività relativa di circa 9-10.
Si tratta quindi di un materiale dielettrico ottimo al fine di isolare le interconnessioni degli strati metallici dei wafer così da ridurre al minimo le interferenze elettriche.

Gli ingegneri di Samsung hanno aggiunto di essere in grado di utilizzare questo materiale per la futura produzione di chip DRAM e NAND, destinati in prima battuta soprattutto ai data center. Un approccio innovativo che ha un interessante vantaggio: la formazione del nitruro di boro amorfo richiede l’utilizzo di una temperatura di appena 400 °C.
Samsung ha comunque voluto rimarcare che permangono alcune sfide da vincere prima di poter usare il materiale negli attuali processi di produzione dei semiconduttori.