Video: Cloud Computing - Computer Science for Business Leaders 2016 2024
De halfgeleiderindustrie is al jarenlang actief in de nanotechnologie. Ze gebruiken gereedschappen en processen om patronen van nano-formaat te etsen op siliciumwafels gecoat met een materiaal dat fotoresist wordt genoemd. Die patronen vormen de circuits op de chip waarmee uw computer gegevens kan verwerken. Het proces dat wordt gebruikt om deze patronen te maken, wordt nanolithografie genoemd.
De geïntegreerde schakelingen die het brein van uw computer vormen, zijn structuren van nano-formaat. Voor het maken van nano-sized functies voor geïntegreerde circuits op siliciumwafels is een machine nodig, een stepper genaamd, die een techniek genaamd lithografie gebruikt om een patroon op de chip af te drukken. Microprocessors met een 32-nanometer kenmerkgrootte gemaakt met een nanolithografieproces hebben maar liefst 995 miljoen transistoren op één computerchip verpakt.
In een stepper schijnt licht door een dradenkruis, of fotomasker, dat het af te drukken patroon bevat, en een lens focusseert het patroon op fotoresist coating van het oppervlak van een halfgeleiderwafer. De wafel wordt dan verschoven, of getrapt, zodat een niet-belicht gebied van fotoresist beweegt onder het optische systeem, waarbij dat gebied wordt blootgesteld met behulp van UV-licht. Dit stappen gaat door totdat het patroon over de gehele wafer wordt herhaald.
Lithografie is vergelijkbaar met filmfotografie, waarbij een patroon wordt belicht op fotoresist en de fotoresist wordt ontwikkeld met behulp van fotografische chemicaliën. Het ontwikkelingsproces wast in beide gevallen de niet-belichte fotoresist weg, waarbij de resist in het gewenste patroon op het oppervlak van de wafer achterbleef. Een etssysteem verwijdert het silicium en andere lagen die niet zijn bedekt door het patroon van de fotoresist.
Fabrikanten blijven technieken bedenken om de minimale functieomvang die ze kunnen afdrukken te verminderen. De methode die momenteel wordt gebruikt door de meeste fabrikanten van high-volume geïntegreerde schakelingen heet 193 nm immersielithografie. De 193 nm heeft betrekking op de golflengte van ultraviolet licht dat wordt gegenereerd door een laser die wordt gebruikt om de resist bloot te stellen, en onderdompeling verwijst naar het feit dat u de lens onderbrengt in een plas ultradroog water.
Lucht tussen de lens en de fotoresist zorgt ervoor dat het licht enigszins buigt vanwege verschillen in brekingsindex tussen lucht en lens. De brekingsindex voor water is echter dichter bij die van de lens, dus het licht buigt minder en de stepper kan een fijner patroon afdrukken.
Wanneer u geïntegreerde schakelingen maakt, kunt u verschillende patronen op een wafer belichten en elk van deze patronen definieert een bepaalde laag of type materiaal.
Eén laag kan bijvoorbeeld de metalen lijnen definiëren die verschillende componenten van de schakeling verbinden, terwijl een andere laag de gate van transistors in de schakeling kan definiëren. (De gate van een transistor is het gebied dat een aangelegde spanning toestaat om de transistor in of uit te schakelen en is het kleinste gebied dat in het geïntegreerde circuit moet worden gepatroneerd.)
Momenteel werken fabrikanten met steppers die 193 nm-immersie gebruiken lithografie voor het produceren van geïntegreerde schakelingen met een minimale featuregrootte van 32 nm.
Hoewel het 193 nm-immersiesysteem minder inefficiënt wordt naarmate de functiegrootte afneemt, zullen fabrikanten dit systeem moeten gebruiken totdat het systeem van de volgende generatie beschikbaar is. Die volgende verbetering in steppers en lithografie zal een systeem zijn dat ultraviolet licht met een 13,5 nm golflengte gebruikt. Dit systeem wordt extreme ultraviolet of EUV genoemd omdat het ultraviolet licht met een dergelijke extreem korte golflengte gebruikt. Extreme-ultraviolette nanolithografie
-systemen maken geen gebruik van immersietechnieken. In plaats daarvan zijn het lichtpad en de wafers die worden verwerkt in een vacuüm omdat lucht of water de EUV-straal zou blokkeren.
