Erstellen nanoskalige Eigenschaften auf Computer-Chips Nanolithografie

Die Halbleiterindustrie hat sich seit Jahren in der Nanotechnologie Geschäft. Sie benutzen Werkzeuge und Prozesse in Nanogröße Muster auf Silizium-Wafern mit einem Material namens Photoresist beschichtet zu ätzen. Diese Muster bilden die Schaltungen auf dem Chip, die Ihren Computer ermöglichen, Daten zu verarbeiten. Das verwendete Verfahren, um diese Muster machen heißt Nanolithografie.

Die integrierten Schaltungen, die die Gehirne von Ihrem Computer sind in Nanogröße Strukturen sind. Zu nano-sized Funktionen für integrierte Schaltkreise auf Siliziumwafern schaffen erfordert eine Maschine ein Stepper genannt, die eine Technik Lithografie genannt wird ein Muster auf dem Chip zu drucken. Mikroprozessoren mit einem 32-Nanometer-Strukturgröße mit einem Nanolithografie-Prozess gemacht haben, so viele wie 995 Millionen Transistoren auf einem Computerchip gepackt.

In einem Stepper, strahlt Licht durch ein Retikel oder Photomaske, die das Muster gedruckt werden soll, enthält, und eine Linse fokussiert das Muster auf Photoresists, die Oberfläche eines Halbleiterwafers Beschichtung. Der Wafer wird dann verschoben, oder abgestuft, so daß ein unbelichteten Bereich des Photolacks bewegt sich unter dem optischen System, Belichten dieses Gebiet UV-Licht. Diese Schritt wird fortgesetzt, bis das Muster über den gesamten Wafer wiederholt.

Lithographie ist ähnlich Film-Fotografie, in dem ein Muster auf Photoresist ausgesetzt ist, und der Photoresist wird entwickelt, unter Verwendung von Photochemikalien. Das Entwicklungsverfahren in beiden Fällen wäscht die unbelichtete Photoresist entfernt, so dass die in dem gewünschten Muster auf der Oberfläche des Wafers zu widerstehen. Eine Ätzvorrichtung entfernt die Silizium und andere Schichten, die nicht durch das Muster des Photolacks bedeckt sind.

Die Hersteller kommen immer mit Techniken, um die minimale Strukturgröße zu reduzieren, sie zu drucken. Das Verfahren, das gegenwärtig von den meisten hochvolumigen integrierten Schaltung Herstellern verwendet wird 193 nm Immersionslithographie genannt. Das 193 nm bezieht sich auf die Wellenlänge von ultraviolettem Licht durch einen Laser erzeugt der verwendete Resist zu belichten, und Eintauchen bezieht sich auf die Tatsache, dass Sie das Objektiv in einer Pfütze von Reinstwasser eingetaucht wird.

Luft, die zwischen der Linse und der Photoresist verursacht Licht leicht zu biegen, aufgrund von Unterschieden im Brechungsindex zwischen Luft und der Linse. Allerdings ist der Brechungsindex für Wasser näher an der Linse, so dass das Licht beugt weniger und die Schritt ein feineres Muster drucken kann.

Bei Herstellung integrierter Schaltkreise, können Sie verschiedene Muster auf einem Wafer belichten und jedes dieser Muster definiert eine bestimmte Schicht oder Art des Materials.

Zum Beispiel könnte eine Schicht die Metallleitungen definieren, die verschiedenen Komponenten der Schaltung zu verbinden, während eine andere Schicht kann das Gate der Transistoren in der Schaltung definieren. (Das Gate eines Transistors ist, der Bereich, der eine angelegte Spannung ermöglicht den Transistor ein- oder ausgeschaltet werden und ist die kleinste Region in der integrierten Schaltung gemustert werden.)

Derzeit arbeiten die Hersteller mit Steppern, die 193-nm-Immersionslithographie verwendet werden integrierte Schaltungen mit einem 32 nm minimale Strukturgröße zu erzeugen.

Obwohl die 193 nm wird Tauchan weniger ineffizient, da die Strukturgröße reduziert wird, werden die Hersteller haben dieses System zu benutzen, bis das System der nächsten Generation zur Verfügung steht. Das nächste Verbesserung der Stepper und Lithographie wird ein System sein, das UV-Licht mit einer Wellenlänge von 13,5 nm verwendet. Dieses System ist extrem ultravioletter oder EUV genannt, weil sie ultraviolettes Licht mit solch einer extrem kurzen Wellenlänge verwendet.

Extreme Ultraviolett-Nanolithografie Systeme Tauchtechniken nicht verwendet werden. Stattdessen wird der Lichtweg und die Wafer, die verarbeitet werden, sind in einem Vakuum, weil Luft oder Wasser würde die EUV-Strahl blockieren.