Créer caractéristiques nanométriques sur des puces informatiques utilisant nanolithographie

L'industrie des semi-conducteurs a été dans les affaires de la nanotechnologie pendant des années. Ils utilisent des outils et des procédés pour graver des motifs nanométriques sur tranches de silicium revêtues d'un matériau appelé résine photosensible. Ces modèles constituent les circuits de la puce qui permettent à votre ordinateur pour traiter les données. Le procédé utilisé pour fabriquer ces modèles est appelé nanolithographie.

Les circuits intégrés qui sont les cerveaux de votre ordinateur comprennent des structures de taille nanométrique. Pour créer caractéristiques nanométriques pour les circuits intégrés sur des plaquettes de silicium nécessite une machine appelée un stepper, qui utilise une technique appelée lithographie pour imprimer un motif sur la puce. Microprocesseurs avec une taille de 32 nanomètres option faite avec un processus de nanolithographie avoir autant que 995 millions de transistors sur une puce emballés informatique.

Dans un stepper, lumière brille à travers un réticule ou masque photographique, qui contient le motif à imprimer, et une lentille focalise le motif de résine photosensible revêtant la surface d'une plaquette semi-conductrice. La plaquette est ensuite décalé, ou une baïonnette, de sorte qu'une région non exposée de résine photosensible se déplace dans le cadre du système optique, ce qui expose cette région à la lumière UV. Cette intensification continue jusqu'à ce que le motif est répété sur toute la tranche.

La lithographie est similaire à la photographie du film, dans lequel un motif est exposée sur résine photosensible et la résine photosensible est développé en utilisant des produits chimiques photographiques. Le processus de développement dans les deux cas à une distance de la lave photorésist non exposé, laissant le résist selon le motif souhaité sur la surface de la plaquette. Système de gravure élimine le silicium et d'autres couches qui ne sont pas couvertes par le motif du photorésist.

Les fabricants continuent à venir avec des techniques pour réduire la taille de la fonction minimum qu'ils peuvent imprimer. La méthode actuellement utilisée par la plupart des fabricants de circuits intégrés à haut volume est appelé 193 nm lithographie par immersion. La 193 nm se rapporte à la longueur d'onde de la lumière ultraviolette générée par un laser utilisé pour exposer le resist, et immersion se réfère au fait que vous êtes immersion de la lentille dans une flaque d'eau ultra pure.

Air entre la lentille et photoresist provoque la lumière de plier légèrement, en raison des différences dans l'indice de réfraction entre l'air et la lentille. Toutefois, l'indice de réfraction de l'eau est plus proche de celui de la lentille, de sorte que la lumière se plie pas à pas le moins et peut imprimer un motif plus fin.

Lors de la fabrication des circuits intégrés, on peut exposer plusieurs modèles différents sur une plaquette et chacun de ces motifs définit une couche d'un matériau ou d'un type particulier.

Par exemple, une couche peut définir les lignes métalliques qui relient les divers composants du circuit, alors qu'une autre couche peut définir la grille des transistors dans le circuit. (La grille d'un transistor est la région qui permet à une tension appliquée pour mettre le transistor sous ou hors tension et est la plus petite région à motif dans le circuit intégré).

Actuellement, les fabricants travaillent avec steppers qui utilisent 193 nm lithographie par immersion pour produire des circuits intégrés avec une nm taille minimum 32.

Bien que le système d'immersion 193 nm devient moins inefficace que la taille de la fonction est réduite, les fabricants devront utiliser ce système jusqu'à ce que le système de la prochaine génération est disponible. Que la prochaine amélioration de steppers et la lithographie sera un système qui utilise la lumière ultraviolette d'une longueur d'onde de 13,5 nm. Ce système est appelé extrême ultraviolet, ou EUV, car il utilise la lumière ultraviolette avec un tel extrêmement courte longueur d'onde.

Nanolithographie extrême ultraviolet systèmes ne pas utiliser des techniques d'immersion. Au lieu de cela, le chemin de lumière et les plaquettes qui sont traitées sont dans un vide parce que l'air ou de l'eau seraient bloquer le faisceau EUV.