Video: 211th Knowledge Seekers Workshop Feb 15 2018 2025
Halvlederindustrien har vært i nanoteknologibransjen i mange år. De bruker verktøy og prosesser for å etse nano-størrelse mønstre på silisiumskiver belagt med et materiale som kalles fotoresist. Disse mønstrene utgjør kretsene på brikken som gjør at datamaskinen din kan behandle data. Prosessen som brukes til å lage disse mønstrene, kalles nanolitografi .
De integrerte kretsene som er hjernen til datamaskinen din, omfatter nanostørrelser. For å lage nano-størrelse funksjoner for integrerte kretser på silisiumplater krever en maskin kalt en stepper, som bruker en teknikk som kalles litografi for å skrive ut et mønster på brikken. Mikroprosessorer med en 32-nanometer funksjonstørrelse laget med en nanolitografiprosess har så mange som 995 millioner transistorer pakket på en dataplate.
I en stepper lyser lyset gjennom en gjenstand, eller fotomask, som inneholder mønsteret som skal skrives ut, og en linse fokuserer mønsteret på fotoresistbelegget på overflaten av en halvlederskive. Waferen blir så skiftet eller trappet, slik at et ueksponert område av fotoresist beveger seg under det optiske systemet, og eksponerer den regionen ved hjelp av UV-lys. Denne tråden fortsetter til mønsteret gjentas over hele wafen.
Litografi er lik filmfotografering, hvor et mønster er eksponert på fotoresist og fotoresisten er utviklet ved hjelp av fotografiske kjemikalier. Utviklingsprosessen i begge tilfeller vasker bort den ikke-eksponerte fotoresist, og etterlater resisten i ønsket mønster på wafers overflate. Et etsystem fjerner silisium og andre lag som ikke er dekket av fotoresistens mønster.
Produsenter fortsetter å komme med teknikker for å redusere den minste funksjonsstørrelsen de kan skrive ut. Metoden som brukes av de fleste høyvolum integrerte kretsprodusenter kalles 193 nm nedsenkende litografi. 193 nm relaterer seg til bølgelengden av ultrafiolett lys generert av en laser som brukes til å avsløre motstanden, og nedsenkning refererer til det faktum at du senker linsen i en pølse med ultrapure vann.
Luft mellom linsen og fotoresistene forårsaker lett å bøye noe, på grunn av forskjeller i brytningsindeksen mellom luft og linsen. Imidlertid er brytningsindeksen for vann nærmere linsens, slik at lyset bøyer mindre og stepper kan skrive ut et finere mønster.
Når du lager integrerte kretser, kan du avsløre flere forskjellige mønstre på en wafer, og hvert av disse mønstrene definerer et bestemt lag eller en type materiale.
For eksempel kan ett lag definere metalllinjene som forbinder ulike komponenter i kretsen, mens et annet lag kan definere transistorporten i kretsen. (Porten til en transistor er den regionen som tillater en påsatt spenning å slå transistoren av eller på, og er den minste regionen som skal mønstres i den integrerte kretsen.)
For tiden arbeider produsentene med steppere som bruker 193 nm nedsenking litografi for å produsere integrerte kretser med en 32 nm minimumspesjonsstørrelse.
Selv om 193 nm nedsenkingssystemet blir mindre ineffektivt ettersom funksjonsstørrelsen er redusert, må produsentene bruke dette systemet til neste generasjons system er tilgjengelig. Den neste forbedringen i steppere og litografi vil være et system som bruker ultrafiolett lys med 13,5 nm bølgelengde. Dette systemet kalles ekstreme ultrafiolett, eller EUV, fordi det bruker ultrafiolett lys med en så ekstrem kort bølgelengde.
Ekstrem ultrafiolett nanolitografi -systemer bruker ikke nedsenkningsteknikker. I stedet er lysbanen og skivene som behandles, i vakuum fordi luft eller vann vil blokkere EUV-strålen.
