FTF 4 semestr.SOKOLOV / 25

Литография – это процесс формирования отверстий в масках, применяемых для локальной диффузии, травления, окисления и других операций. Существует несколько разновидностей этого процесса.

Фотолитография основана на использовании светочувствительных материалов – фоторезистов, которые могут быть негативными и позитивными. Негативные фоторезисты под действием света полимеризуются и становятся устойчивыми к травителям. В позитивных фоторезистах свет, наоборот, разрушает полимерные цепочки, поэтому засвеченные участки фоторезиста разрушаются травителем. Необходимый рисунок элементов ИС получают путем облучения фоторезиста светом через фотошаблон, представляющий собой стеклянную пластину, на одной из сторон которой имеется позитивный или негативный рисунок элементов ИС в масштабе 1:1. После облучения светом неполимеризованные участки фоторезиста удаляются травителем и на поверхности SiО2 (или металлической пленки) образуется фоторезистивная маска, через отверстия в которой осуществляют травление SiО2 (или металлической пленки), в результате чего рисунок фотошаблона оказывается перенесенным на поверхность подложки.

Важным параметром фотолитографии является разрешающая способность, характеризуемая максимальным числом раздельно воспроизводимых параллельных линий в маске в пределах 1 мм. На практике разрешающую способность определяют минимальной шириной линии D. Принципиальным физическим фактором, ограничивающим D, является дифракция света, не позволяющая получить D меньше длины волны (для видимого света »l0,5 мкм). Практически методом фотолитографии можно получить »D1 мкм, Очевидно, что минимальный размер элемента ИС не может быть меньше D.

Рентгеновская литография использует мягкое рентгеновское излучение с длиной волны около 1 нм, что позволяет получить D » 0,1 мкм. Фотошаблон в этом случае представляет собой такую мембрану (около 5 мкм), прозрачную для рентгеновских лучей, на которой методом электронно-лучевой литографии создан рисунок элементов ИС.

Ионно-лучевая литография использует облучение резиста пучком ионов. Чувствительность резиста к ионному облучению во много раз выше, чем к электронному, что позволяет использовать пучки с малыми токами и соответственно малым диаметром (до 0,01 мкм). Система ионно-лучевой литографии технологически совместима с установками ионного легирования.

Литография

Основные технологические операции, используемые в планарной технологии, основаны на процессе литографии (фотолитографии). Применяются следующие методы:

1. оптическая фотолитография (стандартная), λ=310-450нм;

   1. ультрафиолетовая фотолитография на эксимерных лазерах, λ=248, λ=193 нм

2. фотолитография в глубоком ультрафиолете, λ=100-10нм;

3. рентгеновская литография, λ=0.1-10нм

4. электронная литография

5. ионная литография

Приёмы применяемой фотолитографии могут быть сканирующими и проекционными; контактными, бесконтактными, и на микрозазоре. Также может быть ограниченно применён метод радиационно-стимулированной диффузии.

Для получения рисунка используется свет определённой длины волны. Минимальный размер деталей рисунка — половина длины волны (определяется дифракционным пределом).

Фоторезист — специальный материал, который изменяет свои физико-химические свойства при облучении светом.

Фотошаблон — пластина с рисунком, который сформирует необходимое изображение на фоторезисте. Обычно используются прозрачные фотошаблоны, с рисунком, выполненным непрозрачным для используемого излучения красителем.

Процесс фотолитографии происходит так:

1. На толстую подложку (в микроэлектронике часто используют кремний) наносят тонкий слой материала, из которого нужно сформировать рисунок. На этот слой наносится фоторезист.

2. Производится экспонирование через фотошаблон (обычно проекционным методом с помощью степпера или сканера).

3. Облучённые участки фоторезиста изменяют свою растворимость и их можно удалить химическим способом (процесс травления). Освобождённые от фоторезиста участки тоже удаляются.

4. Заключительная стадия — удаление остатков фоторезиста.

Если после экспонирования становятся растворимыми засвеченные области фоторезиста, то процесс фотолитографии называется позитивным. Иначе — негативным.