Fotolitografia, ovvero, come viene realizzato un chip

Il processo della Fotolitografia viene usato per la fabbricazione di chip per computer. In questo processo avviene la miniaturizzazione dei componenti, in tal modo molti circuiti e transistor possono essere sistemati su una piccola area.

Il processo attuale è complicato ma e' comparabile per molti aspetti alla fotografia.

Attraverso la fotolitografia, come gia' detto si ottengono i chip per i computer. Il processo coinvolge due strutture un substrato “wafer” che viene utilizzato per il disegno del circuito coperto da un film chimico “resist” (questo film reagisce quando viene colpito da una radiazione, quindi reagisce quando esposto alla luce).

Il film cambia quando viene esposto alla luce, sopra questo film viene usata una maschera che e' usata come stampo che contiene il modello desiderato. Quando la luce colpisce, attraverso la maschera, il substrato coperto dal film trasferira' il disegno della maschera sopra il substrato, come avviene nel processo della fotografia classica.

Tutto questo processo deve essere realizzato con precisione molto elevata, a causa della grandezza con la quale i componenti devono essere prodotti. I circuiti sono molto piccoli, quindi la precisione con la quale vengono realizzati e' un aspetto molto importante.

Nel passaggio successivo riguarda lo sviluppo del substrato, questo viene lavato per allontanare il film che non e' stato esposto alla luce. Attraverso la fotolitografia vengono rimosse, selettivamente, parti di un substrato.

Il processo nel suo complesso puo' sembrare simile alla fotografia, infatti condivide molti aspetti con essa, ma vi e' una ragione unica che fa' la differenza, cioe' il motivo per cui il processo viene usato; nel caso della fotolitografia vogliamo ottenere un disegno di un microcircuito.

In pochi passaggi la procedura puo' essere cosi' descritta:

Si comincia con uno strato di SiO2 ( Biossido di Silicio) sul substrato “wafer” che e' realizzato con il Silicio.
Questa struttura viene ricoperta con un film sottilissimo di un polimero organico che e' sensibile alla luce “resist”.
Al di sopra viene applicata una maschera che copra le parti del chip che poi diventeranno parte integrante del circuito.
A questo punto il wafer viene irradiato con della luce ultravioletta.

La precisione del “taglio”, derivato dalla esposizione alla radiazione ultravioletta, aumenta con la frequenza della radiazione utilizzata per l'incisione. Quindi un chip sara' piu' preciso quanto intenso e correttamente indirizzato il fascio di radiazione.

Le parti del polimero “resist” coperte dalla maschera, che non sono state colpite dalla radiazione ultravioletta, risultano meno solubili al successivo lavaggio, di quelle parti ricoperte dalla maschera.

Lavando questa struttura con un opportuno solvente le parti del “resist” che sono state colpite dalla luce vengono cosi', selettivamente, eliminate, lasciando scoperto lo strato di SiO2 che si trova al di sotto.
Per migliore comprensione possono esistere due tipi di “resist” quelli negativi e quelli positivi che differiscono dalla parte, che al successivo lavaggio, viene allontanata. In quelli negativi e' la parte non esposta alla radiazione che viene eliminata, mentre in quelli positivi accade il contrario.
Con altri opportuni solventi, di solito HF ( acido fluoridrico ), viene eliminato lo strato di SiO2 che lascia una ulteriore sagoma di SiO2 che e' ancora ricoperta dal polimero organico.
Altro lavaggio serve per allontanare il polimero organico lasciando la sagoma di SiO2 .

Ulteriori passaggi di copertura e rimozione chimica consentono di ottenere la forma desiderata dal chip.

Esistono ulteriori tecniche che possono migliorare la tecnologia della fotolitografia.
Queste tecniche possono migliorare la miniaturizzazione del prodotto finito.
Per esempio una di queste e' EUV ( Extreme Ultraviolet Lithology ). Questo nuovo strumento consente ai fabbricatori di chip di comprimere molti transistors sui semiconduttori.

La differenza principale con EUV è la lunghezza d'onda che viene usata.
Con EUV dove viene utilizzata una frequenza estrema si realizzeranno chip molto piu' piccoli.