Microprocesado y nanoprocesado: deposición de capas finas, litografía y grabado

La nanofabricación se divide en tres áreas diferentes: película fina, fotolitografía y grabado.

Se revisan las películas finas que utilizan métodos físicos de deposición en fase vapor, como la deposición en fase vapor, la pulverización catódica, el láser pulsado y la deposición química en fase vapor para la CVD a baja presión, la CVD mejorada por plasma y la deposición en capa atómica (CVD).

Litografía: en primer lugar se exponen los principios de la litografía de máscara de contacto, a continuación la litografía de proyección ultravioleta (UV) y, por último, los sistemas más avanzados para la fabricación de circuitos integrados, como la litografía UV profunda de 193 nm y los sistemas de litografía de inmersión. Se repasan brevemente las técnicas de mejora de la resolución, como el doble patrón y el patrón autoalineable. También se analiza la litografía no óptica, como la litografía por haz de electrones, la litografía por haz de iones focalizados y la litografía por nanoimpresión.

Grabado, los temas incluyen las técnicas utilizadas en el grabado químico húmedo, el grabado por plasma y el grabado profundo del silicio.

Resumen de la tecnología de deposición de capas finas

  Evaporación Pulverización catódica PLD LPCVD Deposición química en fase vapor Deposición de capas atómicas MOCVD MBE
Temperatura del sustrato Amplia Amplia Amplia Alta Mitigación Amplia Alta Amplia
Energía de deposición Bajo Alta Alta Reacción superficial Reacción superficial Reacción superficial Reacción superficial Reacción superficial
Presión Vacío o gas de reacción Mitigación. Principalmente argón, pero también puede incluir gases reactivos. Amplia Mitigación Mitigación Amplia Mitigación Vacío
Cobertura escalonada Alta orientación Orientado Orientado conformal Un poco de dirección Altamente conformable Extensión Extensión
Densidad de defectos Alta Mitigación Mitigación Muy bajo Bajo Muy bajo Bajo Muy bajo
Uniformidad Alta Alta menos favorable Alta Alta Alta Alta Alta
Tasa de deposición Rápido Rápido lento Rápidamente Rápidamente Ralentización Mitigación Ralentización
Materiales más utilizados La mayoría de los metales, elementos simples y dieléctricos estables como Au, Ag, Cu, Si, SiO2, MgF2, etc. Mismo material que la evaporación, más metales y dieléctricos adicionales como W, VO2, etc. YBCO, PZT, materiales ferroeléctricos y otros compuestos complejos Si3N4, SiO2 Si3N4, SiO2, silicio policristalino Al2O3, HfO2, SiO2 y algunos metales Semiconductores compuestos GaAs, InP, AlGaAs Semiconductores compuestos - GaAs, InP, AlGaAs
Aplicaciones comunes Películas ópticas y electrónicas, otras aplicaciones generales Películas ópticas y electrónicas, otras aplicaciones generales En la actualidad se utiliza principalmente para la exploración Máscaras y MEMS Aislamiento eléctrico, pasivación, enmascaramiento Dieléctrico de puerta, pasivado Fabricación de dispositivos optoelectrónicos Investigación y desarrollo en epitaxia y optoelectrónica
Resumen de la fotolitografía
Métodos Longitud de onda Probablemente medio tono Profundidad de enfoque Aplicaciones comunes
Litografía de contacto 365 nm (Hg) 500 nm   Investigación y desarrollo
Litografía de proyección 365 nm (Hg) 350 nm   I+D y pequeña producción
Litografía de proyección 193 nm (ArF) 75 nm   Sistemas de producción
Litografía de inmersión por proyección 193 nm (ArF) 35nm   Sistemas de producción
Litografía de proyección con inmersión y mejora de la resolución 193 nm (ArF) 20nm   Sistemas de producción
Litografía EUV 13,5 nm 5nm   Sistemas de producción aún en desarrollo
Litografía por interferencia láser 325 nm (HeCd), 266 nm (YAG), 248 nm (KrF), 193 nm (ArF), etc. 100e500 nm Infinito Estructuras periódicas como rejillas
EBL 0,01 nm (haz de electrones) 5nm Grande Laboratorio de investigación y desarrollo y fabricación de plantillas para sistemas de producción
Litografía FIB Iones de galio 10nm Grande Reparación de máscaras, reparación de virutas, I+D
NIL N/A N/A N/A I+D con potencial comercial

Los valores de paso medio indicados aquí son los valores reales de estos sistemas, no sus límites teóricos.

Lectura ampliada.

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