Общая схема литографического процесса. Виды литографии.
Литография – общий процесс переноса геометрического рисунка шаблона на другую поверхность (подложки, пластины). То есть каждому слою микросхемы соответствует свой шаблон.
Схема процесса литографии
Подготовка пластин
Нанесение резиста и сушка
Совмещение и эспонирование
Проявление изображения в резисте
Отмывка и сушка - задубливание
Травление незащищенных резистом
участков
Отмывка от травителя
Снятие маски
Отмывка (если нужно)
Резисты – полимерные материалы, изменяющие свои свойства, например, растворимость, под воздействием какого-либо облучения, не поддающиеся травлению, использующиеся в качестве маски.
Если для экспонирования используется видимый свет, или ультрафиолет, то резист называется – фоторезистом, а шаблон называется фотошаблоном, литография – фотолитографией.
Позитивные и негативные фоторезисторы. Разрешающая способность.
Сущность фотолитографии
Поверхность, на которой должно быть получено изображение рисунка покрывают тонким слоем фоторезиста. Фоторезистивная пленка экспонируется в синем или ультрафиолетовом свете, через фотошаблон. В соответствии с рисунком фотошаблона на фоторезисте получаются засвеченные и не засвеченные области. При последующем проявлении происходит селективное то есть избирательное удаление фоторезиста в соответствии с его свойствами.
.
После проявления фоторезиста:
ФР и вообще все резисты– это, в основном, полимеры.
При облучении УФ в структуре НФР происходит дополнительная полимеризация, происходит сшивание молекул полимера, он становится нерастворимым и остается на поверхности подложки после проявления в органических растворителях.
ПФР при облучении УФ становится растворимым и удаляется с подложки после проявления в щелочных растворах.
ФШ – это пластина из оптического стекла, пропускающего УФ, с нанесенным на ее поверхность маскирующим слоем, то есть не пропускающим УФ. Рисунок маскирующего слоя соответствует рисунку одного слоя микросхемы.
В фотолитографии используется УФ с длиной волны ≤ 300 нм. Маскирующий слой фотошаблона – это металлы (хром) или окислы металлов (Cr2O3, FeO и др.), а так же эмульсии. Последние дешевле.
После получения фотомаски выполняют травление основного слоя, не защищенного маской.
После этого фотомаска удаляется.
В качестве проводников в тонкопленочных ГИМС используется медь, защищенная никелем или алюминий. Если проводник медь, то под медной пленкой должен быть адгезионный подслой, т.е. слой, увеличивающий силу сцепления медной пленки с подложкой. В качестве адгезионного слоя может служить и резистивная пленка (как показано на рисунке структуры резистора выше).
Фоточувствительность. Стойкость к воздействию агрессивных факторов.
Характеристики фоторезиста
1) Фоточувствительность
S –величина обратно пропорциональная экспозиции достаточной для перевода ФР в растворимые/нерастворимые состояния
S
Е – освещенность
- время освещения
λ = 460Нм – 360Нм – ультрафиолет
2) Разрешающая способность – R
R – максимальное число линий одинаковой ширины, разделенных промежутками, равными ширине линий, которые можно получить на 1мм.
R=
Часто разрешающей способностью называют минимальню ширину линии, которую можно получить при использовании данного ФР. В этом случае R измеряется в мкм.
Стойкость ФР к воздействию агрессивных сред – это время, в течение которого ФР не разрушается.Тип ФР выбирается в зависимости от конкретного применения с учетом свойств негативного или позитивного ФР. Учитывают следующее:
ПФР передает не предусмотренные сквозные отверстия непрозрачной части фотошаблона – проколы. НФР передает в виде островков на подложке.
Там, где опасны проколы, применяется НФР. Например, проколы опасны в трехслойных конденсаторах. Там, где опасны островки, применяют ПФР.
Практикой установлено что толщина ФР должна быть в 3 раза меньше минимального размера элемента. С увеличением толщины ФР падает R и ухудшается адгезия (сила сцепления). С другой стороны, толщина ФР должна быть достаточной, чтобы противостоять воздействию травителей (кислот, щелочей). Выбор толщины ФР обуславливается компромиссом между этими требованиями и обычно составляет от 0,5 до 1,5 микрон
Как правило R ПФР раза в 3 больше чем у НФР R, однако позитивный ФР дольше проявляется и имеет меньшую производительность.