1.3 Fotolitografía

La fotolitografía, también conocida como fotolitografía, tiene su origen en la fabricación de circuitos integrados para microelectrónica. La fotolitografía es una tecnología de proceso clave para la fabricación de estructuras o dispositivos semiconductores y estructuras micrográficas de circuitos integrados, que se basa en el principio de recubrir un material de sustrato, como el silicio, con fotorresistencia y, a continuación, exponer la fotorresistencia a través de una máscara mediante un haz de energía con una alta resolución final. estructuras en el material de la pieza mediante el grabado y otros métodos. El proceso de la fotolitografía incluye generalmente la producción de la imagen original, la litografía, el pretratamiento del sustrato, el recubrimiento de la capa fotorresistente, la precocción, la exposición y el revelado.Sombreado, endurecimiento de la película, grabado y despegado, etc.

1.4 Técnicas de grabado

El grabado se suele dividir en grabado isotrópico y grabado anisotrópico. El grabado isotrópico permite fabricar microestructuras de geometría lateral arbitraria, generalmente de unas pocas micras de altura, y se limita a la fabricación de estructuras planas. El grabado anisotrópico permite la fabricación de estructuras espaciales tridimensionales con grandes relaciones de aspecto y profundidades de hasta varios cientos de micras.

(1) Grabado químico anisótropo

El grabado químico tiene unas características únicas de subgrabado lateral que permiten grabar el material a una velocidad que depende de la orientación del cristal. El silicio monocristalino tiene caras cristalinas con diferentes orientaciones cristalográficas, y en soluciones alcalinas existen diferencias significativas en la velocidad de grabado entre las caras cristalográficas. El dopaje controlado del silicio introduce una capa de parada de grabado muy eficaz que impide que se produzca el grabado, lo que permite el grabado selectivo para la fabricación de microestructuras.

(2) Grabado por haz de iones

El grabado por haz de iones también se divide en grabado por haz de iones focalizado y grabado por haz de iones reactivo. El grabado por haz de iones focalizado produce haces de diámetro submicrónico con densidades de iones del orden de A/cm2, lo que permite el grabado directo de la superficie de la pieza y un control preciso de la densidad y la energía del haz. Esto se consigue transfiriendo el impulso de los iones incidentes a los átomos de la superficie del material de la pieza, lo que da como resultado el grabado átomo por átomo de la superficie de la pieza, consiguiendo así una precisión de fabricación a escala nanométrica. El grabado por haz de iones reactivos es un método de grabado por reacción fisicoquímica. Consiste en dirigir un haz de iones de gas reactivo sobre la superficie de la pieza, donde la reacción forma un producto que es volátil y fácilmente procesable por la energía cinética de los iones, y que se graba por pulverización catódica del haz de iones de gas reactivo. Se trata de una tecnología de micromecanizado submicrométrico.

(3) Grabado láser

El grabado por láser suele realizarse con láseres YAG y láseres de excímeros. Los láseres excimer son las fuentes láser más prometedoras debido a su corta longitud de onda, pequeño diámetro de foco, alta densidad de espectro de potencia y fuente de luz fría. Los láseres de excímero más utilizados son el láser de excímero de fluoruro de argón y el láser de excímero de fluoruro de xenón.

El rayo láser ultravioleta lejano producido por el láser excimer de fluoruro de argón graba materiales poliméricos duros, como los plásticos, no sólo con líneas extremadamente finas, sino también sin generación de calor y sin difusión de calor ni quemaduras alrededor del material donde se enfoca el rayo. El material se graba no como resultado directo de la intensidad de la radiación del haz láser, sino como resultado de la radiación láser que rompe los enlaces químicos entre los átomos del polímero, que se vaporizan a muy baja temperatura para producir pequeñas moléculas.

Y estas pequeñas divisionesEl láser excimer elimina el exceso de calor del pulso láser. El láser excimer produce luz ultravioleta lejana a una longitud de onda de 193 nm, con una frecuencia de repetición de 1 Hz o superior y una anchura de pulso de 12 ns. Un solo pulso puede grabar ranuras de varias micras. Con este pulso láser, el material puede despegarse capa a capa y grabarse en finas líneas.

La longitud de onda casi ultravioleta del láser excimer de fluoruro de xenón es de 300 nm. El proceso de grabado es el siguiente: la oblea de silicio colocada en el gas de cloro se somete a radiación láser, las moléculas de cloro se descomponen en átomos de cloro y, al mismo tiempo, los electrones de la oblea de silicio sometida a radiación láser se adhieren a los átomos de cloro, formando iones de cloro cargados negativamente, que a su vez reaccionan químicamente con los átomos de silicio cargados positivamente para formar un gas volátil de tetracloruro de silicio, que pasa a través del reactor. El tetracloruro de silicio se retira y se suministra gas cloro fresco, de modo que se corroe la oblea de silicio y se obtiene la imagen deseada sin necesidad de fotorresistencia.