¿Qué es la Resistencia?
La resistencia es un material utilizado para resguardar áreas específicas de un sustrato durante procesos como grabado o soldadura. En el contexto de la fabricación de semiconductores, las fotorresistencias son un tipo especializado y a menudo se les llama simplemente “fotorresistencias”.
Cuando las fotorresistencias son expuestas a luz de una longitud de onda específica, experimentan un cambio en su estructura química, lo que a su vez altera su capacidad de disolverse en soluciones de limpieza y revelado. Por lo tanto, tras aplicar la resistencia al sustrato, es posible alterar la solubilidad de solo una parte mediante la irradiación de luz a través de una máscara con un patrón de circuito. Al lavar el sustrato con una solución de revelado en esta etapa, solo la resistencia soluble se disuelve, creando una situación en la que solo una porción del sustrato queda protegida por la resistencia.
En este contexto, hay dos tipos de resistencias: la positiva, en la cual la zona expuesta a la luz se disuelve en la solución de revelado, y la negativa, en la cual la zona expuesta a la luz se vuelve insoluble. Cada uno de estos enfoques ofrece posibilidades únicas para controlar los procesos de fabricación y lograr resultados específicos.
Usos de la Resistencia
La resistencia es un material que protege zonas específicas en procesos como el grabado y la soldadura. Las fotorresistencias, que son agentes fotosensibilizadores en procesos de semiconductores, suelen denominarse simplemente “fotorresistencias”, por lo que este artículo también presenta las fotorresistencias.
Las fotorresinas cambian su estructura química cuando se exponen a la luz y desarrollan resistencia química o, por el contrario, se disuelven en la solución de revelado. Utilizando esta propiedad, las fotorresistencias aplicadas a una oblea de silicio se irradian con luz a través de una máscara que representa un patrón predeterminado y, finalmente, se lavan con una solución de revelado para crear una zona procesada sin resistencia y una zona protegida por la resistencia, no procesada, en el sustrato. La resistencia es uno de los materiales indispensables para la fabricación de circuitos integrados semiconductores altamente integrados y miniaturizados.
¿Cómo se Utiliza la Resistencia?
En el proceso de fabricación de semiconductores, las obleas de silicio se raspan mediante un proceso de grabado para crear finas irregularidades. La resistencia protege selectivamente el sustrato durante este proceso de grabado.
En primer lugar, la resistencia se aplica uniformemente al sustrato y, a continuación, se irradia luz a través de una máscara que representa los circuitos integrados sobre la resistencia. La estructura química de la resistencia en la zona irradiada cambia por la absorción de la luz, de modo que la solubilidad de la resistencia en la solución de revelado puede cambiar dependiendo de si la resistencia es irradiada o no. En el caso de las “resistencias de tipo positivo”, las zonas irradiadas con luz se vuelven solubles, mientras que en el caso de las “resistencias de tipo negativo”, las zonas no irradiadas con luz se vuelven solubles.
Al grabar con resistencia que permanece selectivamente en el sustrato de esta manera, es posible eliminar selectivamente el sustrato sólo en las zonas en las que no hay resistencia. El patrón del sustrato se completa eliminando y limpiando la resistencia que queda en el sustrato después del grabado.
Resistencia y Pantallas LCD
Algunas resistencias se conocen como resistencias de color, que son tintas que contienen pigmentos u otros materiales coloreados. Las resistencias de color aplicadas sobre sustratos de vidrio se curan mediante irradiación con luz, como la luz ultravioleta, para que la solución de revelado no elimine la resistencia tras la irradiación de luz.
Las pantallas de cristal líquido se diseñan con los tres colores primarios: rojo, azul y verde. Los patrones rojos, azules y verdes pueden formarse aplicando primero la resistencia de color rojo, fotopolimerizando sólo las posiciones designadas y lavando después con una solución de revelado, seguido de operaciones similares para la resistencia de color azul y verde.
Tipos de Resistencias
Además de clasificarse en “positivos” y “negativos”, los materiales de laca también pueden clasificarse según la longitud de onda de la luz que absorben. En el proceso de fabricación de semiconductores, se utilizan la línea g (longitud de onda: 436 nm), la línea i (365 nm), el láser excimer KrF (248 nm) y el láser excimer ArF (193 nm) en los sistemas de exposición, y existen resistencias con una estructura que absorbe cada longitud de onda.
Por ejemplo, las resistencias positivas para láseres de línea g e i utilizan un compuesto formado por una resina novolac y compuestos de 1,2-naftoquinona diazida sulfonato (NQD). En este compuesto, el NQD es hidrófobo y normalmente insoluble en soluciones acuosas alcalinas.
Sin embargo, cuando se irradia con rayos g o i, la fracción NQD se descompone y se transforma en un compuesto hidrófilo. Como resultado, la resistencia puede disolverse en soluciones de revelado alcalinas después de la irradiación. Otras resistencias positivas para láseres KrF utilizan resistencias químicamente amplificadas, en las que la exposición genera un ácido y la reacción catalítica del ácido acelera el cambio de la resistencia en la zona expuesta.