МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра ФЭТ
отчет
по лабораторной работе №8
по дисциплине «Технологии Материалов и Элементов Электронной техники»
Тема: ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА КОНТАКТНОЙ ФОТОЛИТОГРАФИИ
Студенты гр. 7201 |
|
Векленко Д. Казмаджи А. Кушнерев А. Ле Д.З. Лукпанов Т. Морозов Д. Пастушенко И. Семирякова А. Сикалов Д. Станчев Г. Степанов М. Степнов Д. Тихоласов А. Шапошников В. Шурыгин А. Яковенко Е. |
Преподаватель |
|
Никитин А.А. |
Санкт-Петербург
2020
Цели работы: ознакомление с технологической установкой и процессом контактной фотолитографии, а также приобретение практических навыков проведения процесса ФЛ.
Основные положения
Фотолитография (ФЛ) относится к методам трафаретной локальной микрообработки, позволяющим получать рельеф требуемой конфигурации на диэлектрических, металлических или полупроводниковых пленках. Суть процесса ФЛ заключается в создании на поверхности пленки защитного рельефа требуемой конфигурации с помощью светочувствительного материала (фоторезиста) с последующей локальной обработкой незащищенных участков пленки химическими, электрохимическими, плазмохимическими и другими методами.
Фоторезист (ФР) представляет собой сложную полимерную или мономерную структуру, в которой под действием излучения определенного спектрального состава в процессе экспонирования протекают фотохимические процессы, приводящие к изменению ее растворимости. В зависимости от характера протекающих фотохимических процессов фоторезисты делятся на негативные (НФР) и позитивные (ПФР). ПФР приобретает растворимость экспонированных участков в результате реакции фотораспада полимера (рисунок 1, а), а НФР теряет растворимость экспонированных участков в результате реакции полимеризации мономера (рисунок 1, б). На рисунке 1 приняты следующие обозначения: 1 – подложка; 2 – рабочая пленка, на которой должен быть сформирован рисунок, заданный фотошаблоном; 3 – пленка фоторезиста; 4 – фотошаблон (ФШ); 5 и 6 – защитный рельеф фоторезиста (фоторезистивная маска).
Рис 1 – Результат проявления фоторезиста после экспонирования: а – позитивного, б – негативного
Базовой характеристикой технологического процесса является проектная норма, под которой понимается минимальный топологический размер микросхемы, формируемый с помощью ФЛ.
Среди технологических достижений, которые были внедрены в производственный процесс, главным является использование лазерной литографии на основе глубокого УФ-излучения (DUV-литография, от англ. Deep Ultra Violet).
Со времени изобретения ФЛ в начале 70-х г. XX в. ее усовершенствование шло в направлении повышения разрешающей способности в первую очередь путем сокращения длины волны излучения λ. Разрешение линий на фоторезисте из-за оптической дифракции света обычно ограничивается величиной λ/2. Следовательно, ArF-лазер (λ = 193 нм) еще подходит для 90-нанометрового техпроцесса, но уже не может обеспечить проектную норму 65 нм и менее.
Изучение ФЛ в учебной лаборатории проводится на оборудовании, которое не позволяет получить высокое разрешение, достигнутое в промышленности. Однако оно дает возможность на примере контактной ФЛ продемонстрировать последовательность выполнения операций (рисунок 2) и получить конкретный результат в виде определенного рисунка, сформированного на металлической или другой пленке. Приводимые далее отдельные параметры, характеризующие ФЛ, относятся к процессу, поставленному в учебной лаборатории.
Рис. 2 – Процесс фотолитографии
Процесс ФЛ состоит из ряда технологических операций, схематически изображенных на рисунке 2. Следует заметить, что все этапы процесса тесно взаимосвязаны, оказывают влияние друг на друга и только в совокупности определяют качество процесса ФЛ.
Обработка результатов
Определим размеры
Рис. 3 – Размеры всех элементов на одном рисунке (размеры в мкм)
Нарисуем шаблоны при условии, что фоторезист негативный
Нам нужно открыть «окошко» для создания эпитаксиального слоя. Т.к. у нас фоторезист негативный, то окошко, должно быть закрыто, а внешние части открыты, чтобы они потеряли способность к растворению. Заштрихованная часть означает закрытый участок
Рис. 4 – 1-ый фотошаблон
Рис. 5 – 2-ой фотошаблон
Рис. 6 – 3-ий фотошаблон
Рис. 7 – 4-ый фотошаблон (металлизация)
Выводы
В ходе выполнения лабораторной работы нами были подробно изучен процесс выполнения фотолитографии. На практике нам удалось ознакомиться с технологической установкой и приобрести навыки проведения процесса фотолитографии.
Также были получены навыки изготовления фотошаблонов для создания пинч резистора.