Crear características de tamaño nanométrico en los chips de ordenador utilizando nanolitografía

La industria de semiconductores ha estado en el negocio de la nanotecnología para el año. Ellos usan herramientas y procesos para grabar patrones de tamaño nanométrico sobre obleas de silicio recubiertas con un material llamado fotorresistente. Esos patrones constituyen los circuitos del chip que permite su ordenador para procesar los datos. El proceso utilizado para hacer estos patrones se llama nanolitografía.

Los circuitos integrados que son el cerebro de la computadora incluyen estructuras de tamaño nanométrico. Para crear características de tamaño nanométrico para circuitos integrados en obleas de silicio requiere una máquina llamada un paso a paso, que utiliza una técnica llamada litografía para imprimir un patrón en el chip. Los microprocesadores con un tamaño de la característica de 32 nanómetros hecho con un proceso nanolitografía tienen hasta 995 millones de transistores empaquetados en un chip de computadora.

En un paso a paso, luz brilla a través una retícula, o fotomáscara, que contiene el patrón que se desea imprimir, y una lente se centra en el patrón fotorresistente recubrimiento de la superficie de una oblea de semiconductor. La oblea entonces se movió, ni un paso, de manera que una región no expuesta de movimientos fotorresistentes en el marco del sistema óptico, exponiendo esa región usando luz UV. Este paso a paso continúa hasta que el patrón se repite a través de toda la oblea.

La litografía es similar a la fotografía de película, en la que un patrón está expuesto el fotoprotector y la fotoprotección se desarrolla utilizando productos químicos fotográficos. El proceso de revelado en ambos casos lava a la resina fotosensible no expuesta, dejando al resistir en el patrón deseado en la superficie de la oblea. Un sistema de grabado elimina el silicio y otras capas que no están cubiertos por el patrón de la fotoprotección.

Los fabricantes siguen llegando con las técnicas para reducir el tamaño mínimo rasgo que puedan imprimir. El método utilizado actualmente por la mayoría de alto volumen fabricantes de circuitos integrados se llama 193 nm litografía de inmersión. los 193 nm se refiere a la longitud de onda de la luz ultravioleta generada por un láser utilizado para exponer la resisten, y inmersión se refiere al hecho de que usted está sumergiendo la lente en un charco de agua ultrapura.

Aire entre la lente y hace que la luz fotorresistente para doblar ligeramente, debido a diferencias en el índice de refracción entre el aire y la lente. Sin embargo, el índice de refracción del agua es más cercano al de la lente, por lo que la luz se dobla menos y el paso a paso se puede imprimir un patrón más fino.

Cuando la fabricación de circuitos integrados, puede exponer varios patrones diferentes en una oblea y cada uno de estos patrones define una capa o tipo de material en particular.

Por ejemplo, una capa puede definir las líneas de metal que se conectan diversos componentes del circuito, mientras que otra capa puede definir la puerta de los transistores en el circuito. (La puerta de un transistor es la región que permite un voltaje aplicado para encender el transistor encendido o apagado y es la región más pequeña para ser modelada en el circuito integrado.)

Actualmente, los fabricantes están trabajando con steppers que utilizan 193 nm litografía de inmersión para producir circuitos integrados con una nm tamaño de la característica mínima 32.

Aunque el sistema de inmersión 193 nm se vuelve menos ineficiente como el tamaño de la característica se reduce, los fabricantes tendrán que utilizar este sistema hasta que el sistema de próxima generación está disponible. Eso próxima mejora en steppers y litografía será un sistema que utiliza la luz ultravioleta con una longitud de onda de 13,5 nm. Este sistema se llama ultravioleta extrema, o EUV, ya que utiliza la luz ultravioleta con una longitud de onda muy corta tales.

Nanolitografía ultravioleta extrema sistemas no utilizan técnicas de inmersión. En cambio, la trayectoria de la luz y las obleas que se procesan son en el vacío ya que el aire o el agua podrían bloquear el haz EUV.