2.6 Сурет. Кремнидің термиялық тотығуын орнату құрылғысы
Өнеркәсіптік шығаруда жартылай өткізгішті ИМС – ды кремнилі пластинаның құрамдасқан тотығуын жиі қолданады. Басында құрғақ оттекте SiO2 жұқа қабатын өсіреді, сосын дымқыл оттекте қалыңырақ қабатты ұзартады және құрғақ оттекте тотығуды қайтадан өңдеу процессін аяқтайды. Бұндай құрамдасқан тотығу бір жағынан Si - SiO2бөлімінің және SiO2қабатының шегінен керекті қасиеттерді алуды және басқасымен минималды температура кезінде және SiO2қабатына қажетті қалыңдықты азырақ уақытта өсіруі мүмкін. Тотығу процессінің қысқаруы және оның температурасының төмендеуі, тотығу кезінде минималды разгонкаға қысқарту және жартылай өткізгішті ИМС активті және писсивті элементтерінің электрондыкемтіктік өткелдердің қасиетін және геометриясын сақтау үшін қажет.
Соңғы уақытта жоғары қысым кезіндегі су буындағы кремний тотығуын қолданады. Бұл жағдайда кремнидің қосқышқыл қабатының өсуі уақыттың сызықты заңына бағынады және тотығудың өсу жылдамдығы будың қысымына пропорционалды.
Әдетте кремнидің тотығуы үшін электрикалық және газдық анодтау, ал подложкаға кремнидің қос қышқылын жағу үшін басқа материалдардан – кремнийорганикалық қосылудың пиролитикалық ыдырауы және вакуумды әдістер қолданады.
Кремнидің қос қыщқылды қабатының физикалық қасиеті тотығудың режиміне және әдісіне, тотығу қалыңдығы және пластина бетіндегі тазарту дәрежесінетәуелді.
Жасырушы қасиеті технологиялық процесстің көптеген факторларына және кремнидің қос қышқылының қабатының параметрлеріне: тотығу қабатының қалыңдығына, температураға және қоспаның буының қысымына және алдыңғы материалдығы қоспаның концентрациясына тәуелді. Жасыруды анықтайтын фактор кремний тотығындағы қоспа диффузиясының коэффициентініңқорғалатын материалдың диффузия коэффициентінеқатынасы болып табылады. Егер бұл қатынас бірліктен айтарлықтай аз болса, онда толық жасыруға (максирование) дейін жетеді, егер бірліктен көп болса, жасыру болмайды.
Қазіргі технологиялық микросхемада қолданылатын қоспалар үшін (P, B, As, Sb), бұл қатынас бірліктен айтарлықтай аз және кремнидің қос қышқылды қабатының минималды қалыңдығына сейкес кезінде жартылай өткізгішті толық жасыру жүзеге асады. Егер қоспа ретінде галий немесе алюминий қолданылса, жасыру болмайды, өйткені осы элементтердің диффузияның коэффициенттері кремнидің қос қышқылында кремниге қарағанда айтарлықтай жоғары.
Өндірістің технологиялық процесстінің барлық кәдімгі параметрлерінде және р- п- өткелінің қолданылатын тереңдігіндекремний және германийді толығымен кремнидің қос қышқылды пленкасының қалыңдығы жасырады: мышьяк, сүрме, бор үшін ~0,5 мкм , фосфор үшін ~1,0мкм. Әр түрлі ортада термиялық тотығумен алынған,кремнидің қос қышқылды қабаттары жасыратын қасиеттерімен ерекшеленеді. Сонымен, құрғақ оттекте өскен (выращенные) қабаттар, жоғары тығыздыққа ие болады және диффузанттарды жақсы бөгейді, ал су буында өскен қабаттар аз тығыздықпен сипатталады және диффузанттарды нашар бөгейді, олардың су буында өсу жылдамдығы құрғақ оттекке қарағанда айтарлықтай жоғары.
Жартылай өткізгішті ИМС технологиясында кремнидің қос қышқылды қабатында р- п- өткелін құру кезінде диффузанттың көздері секілді қолданады.
Фотолитография.Микросхемадағыэлементтердіңберілген орны мен конфигурациясын алу үшін фотолитография әдісі қызмет етеді. Әдістің мәні келесіден тұрады. Жартылай өткізгішті ИМС – ң элементтерін алу үшін локальді диффузиялық қоспаларды өткізеді. Қорғайтын маска ретінде кремнидің және кремний нитридінің қос қышқылды қабатын қолданады. Саңылаудың берілген орнын алу үшін, диффузия өтетін арқылы, және олардың конфигурациясы жартылай өткізгішті пластинаның тотыққан бетіне фотосезгіш қабатты жағады – фоторезист, фотобаспа әдісінде – келесі пайда болуымен фотошаблон арқылы жарықпен – қажетті суретті алады. Химиялық өңдеудің нәтижесінде фоторезиттің жеке аумағымен көрсеткен кезде (при проявлении) жойылады, ал бетіндегі қалғандар қорғайтын маска секілді қолданылады. Содан кейін SiO2қабатының травлениесін өткізеді, қоралмаған фоторезистпен, плавикті қышқылмен (ол фоторезистке әсер етпейді) және қоспаның диффузиясын өткізетін терезені алады.
Подложкадағы микросхеманың топологиялық суретінің дәл көшірмесін алу үшін алдымен микросхеманың фотооригиналын жасайды.
Фотооригинал (оригинал) – микросхема құрылымының әрқайсы қабаттың конфигурациясының арнайы сызбасы, үлкейген масштабтажоғары дәрежелі дәлдікпен орындалған: (М100:1; М200: 1; М500: 1 немесе тіпті М1000: 1).
Микросхеманың фотооригиналыншыныдағы, нитроэмальдің пленкасымен жабылған, координатографтың көмегімен дайындайды, координатограф шыныда, қажетті орындардағы нитроэмальды жойып, микросхеманың суретін сызады. Координатографтар 12,5 және 25 мкм – ға сәйкес координатты анықтауға және есеп беру (отсчет) дәлдігін алуға мүмкіндік береді.
Фотошаблон –жоғары дәрежелі дәлдікпен оригиналды фотографиялау жолымен мөлдір материалда орындалған,оригиналдың негативті немесе позитивті бейнесі (изображение). Аралық, эталонды және жұмыстық фотошаблондарды ажыратады. Микросхеманың суретінің бейнесінжұмыстық фотошаблонда, азаюымен бірнеше рет фотографиялау, M1 : 1 масштабында алады. Жұмыстық фотошаблонда микросхеманың бірнеше бейнесі бар (50 – ден 2000 – ға дейін және тіпті 20000 – ға дейін).
Көбейген бейнемен фотошаблонды алу процессі мультиплицирлеу деп аталады.
Жұмыстық фотошаблондарды дайындау үшін 1200 линий/мм – ге дейін рұқсат беретін және оптикалық жүйенің жоғары рұқсат беретін қабілетімен фотопластинкалар қолданылады. Қазіргі уақытта 0,7 – 0,4 мкм өлшемімен микросхеманың элементтерін алады.
Жұмыстық фотошаблондардың екі түрі болады: эмульсионды, контактты баспаның 20 дан артық емес операцияларды өндіруге мүмкіндік беретін; хромның пленкасымен металлданған, контактты баспаның 3000 – ға дейін операцияларды өндіруге мүмкіндік беретін.
Фотошаблондарды алу процессі операцияны орындау кезінде ерекше назарды және жоғары дәлдікті талап етеді.
Фоторезисттар – жарықсезгіш және тұрақтылықтанкейінагрессивті факторлардың құрамына әсері. Жарық, осы материалдарға әсер ете отырып, не молекулаларды жояды, не олардың полимеризациясына қосымша шақырады. Осыған байланысты рельефті құруәдісі бойынша фоторезисттарды негативті және позитивтіге ажыратады.
Позитивті фоторезист жарықтандыру кезінде жарықтанған аймақтан бұзылады және көрінген кезінде (при проявлении) жойылады. Жарық өрісі қорғалмаған фоторезистті аймақты береді.
Негативті фоторезист жарықтанбаған аймақтан жарықтандыру кезінде бұзылады және көрінген кезінде жойылады. Жарық дағы қорғалған фоторезистті аймақты береді.
Бұдан басқа, қышқыл– және сілтігетұрақты фоторезисттар.
Фоторезисттердің бағасының өлшемі сезгіштік, қышқылтұрақтысы және рұқсат беретін қабілеті.
Фотолитографияның процессінің технологиясы мынадай кезектілікпен орындалатын, операция қатарын қосады:
1) пластинаның бетін тазарту;
2) ценрфугирлеуменфоторезистті жағу;
3) фоторезисттің кебуі, қатуы;
4) подложкамен фотошаблонды қосу;
5) экспонирлеу (контактты және проекционды әдіспен жүзеге асуы мүмкін);
6) фоторезисттің көрінуі (проявление);
7) кремнидің қос қышқылының қорғалмаған фоторезистті аймақта травлениесі;
8) фоторезисттің жойылуы.
Контактты фотолитографиямен кезекті негізгі технологиялық операцияның процессі кремнидің қос қышқылының жасырын қабаты бойынша планарлы технологияда 2.7 , а – в суретте көрсетілген.
