18. Методы формирования топологического рисунка ис.

1) Метод свободной маски

2) Метод контактной пленки

3) Локальная обработка без масок

Получение заданных конфигураций, размеров и взаимного расположения элементов осуществляется в несколько этапов в соот¬ветствии с количеством слоев микросхемы и топологией каждого слоя. Поэтому необходимо точное совмещение изображений каждого слоя друг с другом. Техника получения послойных изображений основана на применении локальных технологических обработок. В зависимости от способа локализации все методы получения изображений можно разбить на три группы: метод свободной маски, метод контактной маски, локальная обработка без масок.

Метод свободной маски применяется при формировании пленочных элементов. Свободная (сменная) маска — это пластина с отверстиями, размеры, конфигурация и взаимное расположение которых соответствуют топологическому рисунку формируемого пленочного слоя микросхемы. Свободная маска экранирует нужные участки подложки от нанесения пленки. Свободная маска является инструментом многократного пользования.

Методы с использованием контактных масок (рис. 11.31) могут применяться для получения любых микросхем. Контактная маска в виде рельефного слоя с отверстиями предназначена для однократного пользования. Контактная маска изготавливается непосредственно на подложке или пластине и удерживается на ее поверхности силами адгезионного сцепления. Контактные маски могут формироваться

с помощью оптической, рентгеновской, электронной литографии и др. Наиболее изучена, технически отработана и широко применяется в производстве микросхем контактная фотолитография.

• Локальная обработка без масок может выполняться с помощью остросфокусированного луча (электронного, ионного, лазерного)^, включением, выключением и перемещением которого по заданной программе управляют с помощью ЭВМ.

Для получения контактных и прецизионных свободных масок применяют разнообразные литографические процессы. В них на поверхности формируют слой резистивного, т. е. стойкого к последующим технологическим воздействиям, материала, способного под действием облучения определенной длины волны необратимо изменять свои свойства и'прежде всего стойкость к специальным составам-проявителям. Этот резистивный слой локально облучают с помощью специально изготовленного шаблона. После обработки в проявителе за счет удаления в резистивной слое локальных участков получают резистивную маску. В зависимости от длины волны применяемого излучения различают оптическую, рентгеновскую, электронную и ионную литографию. Оптическая литография (фотолитография) в соответствии со способами облучения (экспонирования) может быть контактной и бесконтактной. В фотолитографии используются три метода переноса изображений: теневой, проекционный в масштабе 1:1 и проекционный с уменьшением в 4...10 раз. Имеются устройства генерирования изображений непосредственно на кремниевые пластины.

Рентгенолитография представляет собой разновидность теневой литографии, в которой вместо источника света используется источник рентгеновского излучения. Отсутствие рентгеновской оптики не позволяет использовать проекционные способы.

Электронная (электронно-лучевая) литография осуществляется в двух вариантах. В первом—конфигурации получают на обрабатываемой поверхности за счет переноса электронов через маску без уменьшения или с уменьшением изображения. Во втором—рисунок вычерчивается с помощью гравировки (сканирования) электронным лучом малого сечения, который, как правило, управляется (отклоняется, включается и выключается) с помощью ЭВМ.

В ионно-лучевой литографии используют экспонирование рисунков в резисте потоком ионов. Один способ основан на облучении коллимированным ионным лучом шаблона, находящегося на небольшом расстоянии от покрытой резистом подложки, второй—на сканировании сфокусированного ионного луча по поверхности покрытой резистом подложки с целью создания рисунка.

Локальная обработка без масок

Конфигурацию элементов получают с помощью остросфокусированных лазерного или электронного лучей, которые путем испарения локально удаляют участки в слое.

В производстве современных микросхем литография—самая универсальная и наиболее часто повторяющаяся технологическая операция (рис. 11.32). Она позволяет воспроизводимо и с большой точностью выполнять сложные рисунки с размерами элементов до одного и менее микрона на разнообразных материалах (рис. 11.33). Литография применяется при изготовлении полупроводниковых и пленочных структур, для получения всевозможных канавок и углублений в полупроводниковых и других материалах. С помощью литографии изготавливают шаблоны — инструменты для проведения самого процесса литографии, получают сквозные отверстия в фольге при изготовлении прецизионных свободных масок, трафаретов, печатных плат, гибких носителей кристаллов и т. д.

Позитивные и негативные резисты. В зависимости от происходящих в резистивной слое при воздействии актиничного излучения

фотохимических процессов резисты делятся на негативные и позитивные.

Резисты, облученные участки которых удаляются в проявителях (за счет деструкции), а необлученные — остаются на подложке и образуют контактную маску, называются позитивными.

Резисты, облученные участки которых в результате полимериза ции становятся стойкими к воздействию проявителя и в отличие от необлученных участков остаются на подложке, образуя фоторе-зистивную маску, называются негативными (рис. 11.34).

При использовании позитивного резиста непредусмотренные прозрачные участки шаблона проявляются в виде проколов в пленке, а негативного — в виде островков. Там, где опасны проколы, применяют негативный резист, а там, где опасны островки,—позитивный. Позитивные резисты позволяют получать меньшие размеры элементов и более четкие границы рисунка, а негативные — более стойки в процессах, связанных с электролитическим осаждением металлов и с глубоким травлением. В технологических производственных процессах часто применяют сочетания позитивных и негативных резис-тов, это облегчает проведение некоторых технологических операций-и позволяет повысить качество процесса литографии.