La unidad en semiconductores: Angstrom

¿Qué es el Angstrom?

Angstrom (símbolo: Å) es una unidad de longitud muy pequeña, utilizada principalmente para describir la escala de fenómenos microscópicos, como las distancias entre átomos y moléculas o el espesor de películas delgadas en la fabricación de obleas. Un angstrom equivale a \(10^{-10}\) metros, lo que equivale a 0,1 nanómetros (nm).

Para ilustrar este concepto de manera más intuitiva, considere la siguiente analogía: el diámetro de un cabello humano es de aproximadamente 70.000 nanómetros, lo que se traduce en 700.000 Å. Si imaginamos 1 metro como el diámetro de la Tierra, entonces 1 Å se compara con el diámetro de un pequeño grano de arena en la superficie de la Tierra.

En la fabricación de circuitos integrados, el angstrom es particularmente útil porque proporciona una manera precisa y conveniente de describir el espesor de capas de películas extremadamente delgadas, como óxido de silicio, nitruro de silicio y capas dopadas. Con el avance de la tecnología de procesos de semiconductores, la capacidad de controlar el espesor ha alcanzado el nivel de las capas atómicas individuales, lo que convierte al angstrom en una unidad indispensable en este campo.

En la fabricación de circuitos integrados, el uso de angstroms es extenso y crucial. Esta medición desempeña un papel importante en procesos clave como la deposición de películas finas, el grabado y la implantación de iones. A continuación se muestran varios escenarios típicos:

1. Control del espesor de la película fina

Los materiales de película delgada, como el óxido de silicio (SiO₂) y el nitruro de silicio (Si₃N₄), se usan comúnmente como capas aislantes, capas de máscara o capas dieléctricas en la fabricación de semiconductores. El espesor de estas películas tiene un impacto vital en el rendimiento del dispositivo.  

Por ejemplo, la capa de óxido de puerta de un MOSFET (transistor de efecto de campo semiconductor de óxido metálico) suele tener un espesor de unos pocos nanómetros o incluso de unos pocos angstroms. Si la capa es demasiado gruesa, puede degradar el rendimiento del dispositivo; si es demasiado fino, puede provocar roturas. Las tecnologías de deposición química de vapor (CVD) y deposición de capas atómicas (ALD) permiten la deposición de películas delgadas con una precisión de nivel de angstrom, lo que garantiza que el espesor cumpla con los requisitos de diseño.

2. Control de dopaje  

En la tecnología de implantación de iones, la profundidad de penetración y la dosis de los iones implantados afectan significativamente el rendimiento del dispositivo semiconductor. Los angstroms se utilizan con frecuencia para describir la distribución de la profundidad de implantación. Por ejemplo, en procesos de unión poco profundos, la profundidad de implantación puede ser tan pequeña como decenas de angstroms.

3. Precisión del grabado

En el grabado en seco, es esencial un control preciso sobre la velocidad de grabado y el tiempo de parada hasta el nivel de angstrom para evitar dañar el material subyacente. Por ejemplo, durante el grabado de puerta de un transistor, un grabado excesivo puede provocar una degradación del rendimiento.

4. Tecnología de deposición de capas atómicas (ALD)

ALD es una técnica que permite la deposición de materiales una capa atómica a la vez, formando cada ciclo típicamente un espesor de película de solo 0,5 a 1 Å. Esta tecnología es particularmente beneficiosa para la construcción de películas ultrafinas, como los dieléctricos de compuerta utilizados con materiales de alta constante dieléctrica (High-K).

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