(Phys.org) —Los investigadores de la Universidad de Illinois tienen un nuevo método de bajo costo para tallar características delicadas en obleas semiconductoras usando luz, y observar cómo sucede.

"Puedes usar la luz para crear imágenes de la topografía y puedes usar la luz para esculpir la topografía, ", dijo el profesor de ingeniería eléctrica e informática Gabriel Popescu." Podría cambiar el futuro del grabado de semiconductores ".

Los fabricantes de chips y los investigadores de semiconductores necesitan controlar con mucha precisión las dimensiones de sus dispositivos. Las dimensiones de los componentes afectan el rendimiento, velocidad, tasa de error y tiempo de falla.

Los semiconductores se moldean comúnmente mediante grabado con productos químicos. Errores de grabado, como capas residuales, puede afectar la capacidad de seguir procesando y grabando, así como obstaculizar el rendimiento del dispositivo. Por lo tanto, Los investigadores utilizan procesos costosos y que requieren mucho tiempo para garantizar un grabado preciso; para algunas aplicaciones, a unos escasos nanómetros.

La nueva técnica de los investigadores de Illinois puede monitorear la superficie de un semiconductor mientras se graba, en tiempo real, con resolución nanométrica. Utiliza un tipo especial de microscopio que utiliza dos haces de luz para medir la topografía con mucha precisión.

"La idea es que la altura de la estructura se pueda determinar a medida que la luz se refleja en las diferentes superficies, "dijo el profesor de ingeniería eléctrica e informática Lynford Goddard, quien codirigió el grupo con Popescu. "Mirando el cambio de altura, averigua la tasa de grabado. Lo que esto nos permite hacer es monitorearlo mientras se graba. Nos permite calcular la tasa de grabado tanto en el tiempo como en el espacio, porque podemos determinar la velocidad en cada ubicación dentro de la oblea semiconductora que está en nuestro campo de visión ".

El nuevo método es más rápido, menor en costo, y menos ruidosos que los métodos ampliamente utilizados de microscopía de fuerza atómica o microscopía de túnel de barrido, que no puede monitorear el grabado en progreso, solo comparar antes y después de las mediciones. Además, el nuevo método es puramente óptico, por lo que no hay contacto con la superficie del semiconductor y los investigadores pueden monitorear toda la oblea de una vez en lugar de punto por punto.

"Yo diría que la principal ventaja de nuestra técnica óptica es que no requiere contacto, ", Dijo Popescu." Solo estamos enviando luz, reflejado en la muestra, a diferencia de un AFM en el que debe venir con una sonda cerca de la muestra ".

Además de monitorear el proceso de grabado, la luz cataliza el proceso de grabado en sí, llamado grabado fotoquímico. El grabado químico tradicional crea características en escalones o mesetas. Para superficies curvas u otras formas, Los investigadores de semiconductores utilizan el grabado fotoquímico. Generalmente, la luz brilla a través de placas de vidrio muy caras llamadas máscaras que tienen distintos patrones de gris para dejar pasar la luz gradualmente. Un investigador debe comprar o hacer una máscara para cada ajuste de un patrón hasta que se logre el patrón correcto de características.

Por el contrario, el nuevo método utiliza un proyector para iluminar una imagen en escala de grises sobre la muestra que se está grabando. Esto permite a los investigadores crear patrones complejos de forma rápida y sencilla, y ajústelos según sea necesario.

"Crear cada máscara es muy caro. Eso no es práctico para la investigación, "Dijo Goddard." Debido a que nuestra técnica está controlada por la computadora, puede ser dinámico. Para que pueda empezar a grabar una forma en particular, a mitad de camino, date cuenta de que quieres hacer algún cambio, y luego cambie el patrón del proyector para obtener el resultado deseado ".

Los investigadores visualizan esta tecnología aplicada más allá del grabado, al monitoreo en tiempo real de otros procesos en la ciencia de los materiales y las ciencias de la vida, por ejemplo, viendo los nanotubos de carbono autoensamblados, o monitoreo de errores durante la fabricación de chips de computadora a gran escala. Podría ayudar a los fabricantes de chips a reducir los costos y el tiempo de procesamiento al garantizar que el equipo permanezca calibrado.