¿Qué son los procesos de fabricación EUV y en que se diferencian?

¿Qué son los procesos de fabricación EUV y en que se diferencian?

Josep Roca

Muchas veces habréis podido leer que un nodo de fabricación de chips es definido como «n» nm EUV pero, ¿qué significan estas siglas? ¿En qué se diferencia un nodo EUV de un nodo no-EUV? ¿Qué limitaciones y ventajas tienen dichos procesos? ¿Van a ser EUV todos los procesos del futuro?

Los fabricantes de chips como Intel, TSMC, Samsung, UMC, etc., están continuamente desarrollando nuevos procesos que les permitan crear chips con una mayor cantidad de transistores, siendo la litografía EUV una de las tecnologías que han adoptado para conseguir sus objetivos y de la que se está hablando mucho en los últimos tiempos.

¿Qué entendemos cómo litografía EUV?

ASML EUV

Cuando hablamos que un proceso litográfico es EUV, que significa Extreme UltraViolet y por tanto se traduciría como Litografía Ultravioleta Extrema, nos estamos refiriendo a la forma en la que en ese nodo de fabricación se imprime el diseño de los chips sobre la oblea.

Para entender cuáles son los principios de los nodos de fabricación EUV hemos de introducir la ecuación formulada por Ernst Abbe, uno de los padres de la óptica moderna, la cual sirvió para dar a conocer la resolución de un microscopio y que se expresa de la siguiente manera:

d=(λ/2*n*sin æ)

Donde d es la distancia mínima resoluble entre dos líneas, λ es la longitud de onda, n es el índice reflectante de la última lente del microscopio, y æ es el ángulo abierto del cono de luz en el lado del objeto.

Hoy en día lo que se utiliza en la litografía óptica es una variación de la fórmula de Abbe, y es la que se usa en la impresión de chips.

CD=k1*((λ/N*A)

En la que k1 es el factor de proceso y es lo que mide la capacidades de manufactura y NA es la apertura numérica y describe la abertura del cono del haz de luz cuando impacta sobre la oblea.

Evolución Lambda

Cuando hablamos de una litografía EUV, a lo que nos referimos es que cambia el valor de λ a 13.5 nm de longitud de onda, y desde los años 80 ha sido uno de los factores para crear transistores cada vez más pequeños y poder continuar así la Ley de Moore.

Limitaciones para implementar la litografía ultravioleta extrema

Fabrica de chips

El problema de la EUV es que la longitud de onda utilizada es tan corta que el haz de luz es absorbido por la mayoría de materiales y esto supone que las fábricas han de hacer los siguientes cambios:

  • Han de realizar la producción de las obleas en maquinaria que funcione bajo un vacío absoluto.
  • Han de asegurarse que la fotomáscara sea un espejo perfecto.

Fotomáscara EUV

Una fotomáscara es una placa opaca con agujeros o transparencias, los cuales permiten que la luz brille a través de un patrón definido. Se utilizan comúnmente en fotolitografía y en la producción de circuitos integrados (circuitos integrados o «chips») en particular. Pensad en estas como plantillas como las que utilizan los grafiteros donde cubren las partes de la pared que no quieren que se vean afectados por el espray que están utilizando, solo que en el caso de las fotomáscaras son utilizadas para la impresión de chips sobre una oblea.

Máquina EUV

Todo esto provoca a que, aunque el proceso de fabricación mediante EUV es el futuro de la producción de chips porque permite la creación de nuevos nodos de fabricación que van a permitir a su vez la creación de chips con un mayor número de transistores, su implementación es extremadamente cara y requiere de maquinaría especial que muy pocas empresas en el mundo se pueden permitir.