На применении эпитаксиальных слоев основано производство таких приборов, как планарные полевые транзисторы, выполненные на структуре металл– окисел–полупроводник с изоляцией V – образными канавками (V – МОП). Эпитаксиальные структуры также используются для улучшения характеристик памяти с произвольным доступом и комплементарных интегральных МОП – микросхем.

Новые перспективы в технике открыло применение эпитаксиальных гетероструктур, создание которых другими методами затруднено, в полупроводниковы хприборах (например, для изготовления инжекционных лазеров). Кроме того, эпитаксия дает возможность получения многослойных структур со свойствами каждого слоя, практически не зависящими от свойств предыдущего слоя. Это открывает широкие возможности для разработки качественно новых типов электронных приборов.

3.5 Методы формирования топологии микросхем

3.5.1 Характеристика процессов литографии

3.5.1.1 Общие сведения. Самый универсальный технологических процесс в производстве современных микросхем – литография. Она позволяет воспроизводимо и с большой точностью выполнять сложные рисунки с размерами элементов до одного и менее микрометра в разнообразных материалах.

Внедрение литографии в полупроводниковое производство в 1957 г. определило дальнейшее развитие элементной базы электроники и позволило перейти от дискретных элементов к интегральным. В настоящее время области применения литографии существенно расширились.

Литография применяется:

−при изготовлении полупроводниковых и пленочных структур;

−для получения всевозможных канавок и углублений в полупроводниковых

идругих материалах;

48

−для изготовления шаблонов – инструменты для проведения самого процесса литографии;

−для получения сквозных отверстий в фольге при изготовлении прецизионных свободных масок, выводных рамок или лент;

−для разделения пластин или подложек с готовыми структурами на отдельные кристаллы или платы;

−для изготовления прецизионных деталей, точных шкал и т. д.

Основное назначение литографии при изготовлении структур микросхем – получение на поверхности пластин (или подложек) контактных масок с окнами, соответствующими топологии формируемых технологических слоев, и дальнейшая передача топологии (рисунка) с маски на материал данного слоя.

Сущность процессов литографии. Литография представляет собой сложный технологический процесс, основанный на использовании явлений, происходящих в актинорезистах при актиничном облучении.

Актинорезисты (или просто резисты) – материалы, чувствительные к излучению определенной длины волны (к актиничному излучению), и стойкие (резист - сопротивляться) к технологическим воздействиям, применяемым в процессе литографии.

Актиничное излучение — излучение, энергия кванта которого, вызывает фотохимические реакции и изменение физических и химических свойств облученных областей.

Локальное облучение (экспонирование) – воздействие излучением определенной длины волны. Оно осуществляется либо теневым способом, т. е. экранированием нужных участков непрозрачными для излучения участками шаблонов, либо локализацией самого излучения с помощью, например, оптического проецирования изображения.

Под действием излучения происходящие в резистах процессы необратимо меняют их стойкость к специальным составам – проявителям.

Резисты, растворимость которых в проявителе увеличивается после облучения, называются позитивными.

49

Негативные резисты после облучения становятся практически нерастворимыми в проявителе.

После одинакового экспонирования слоев позитивных и негативных резистов при проявлении получают резистивные маски с противоположными рисунками.

Окнам маски из позитивного резиста соответствуют облученные участки; в маске из негативного резиста окна образуются на необлученных участках. (рисунок 3.10).

1 – актиничное излучение; 2 – шаблон; 3 – резист, 4 – подложка; 5 – резистивная маска

Рисунок 3.10 – Получение контактных резистивных масок с помощью позитивных (а) и негативных (б) резистов

3.5.1.2 Этапы и основные операции литографического процесса. Процесс литографии можно разделить на три этапа, каждый из которых включает ряд операций (рисунок3.11).

I. Формирование слоя резиста: подготовка поверхности подложек, нанесение слоя резиста, 1-я термообработка (сушка) слоя.

II. Формирование резистивной контактной маски: передача топологического рисунка на слой резиста: совмещение и экспонирование, проявление, 2-я термообработка (задубливание).

III. Передача топологического рисунка с маски на материал формируемого слоя структуры ИМС (удаление материала (травление)), удаление резистивной маски.

50

Рисунок 3.11 – Этапы ( I, II, III) и операции (1 – 8) литографического процесса

3.5.1.3 Классификация методов литографии. Методы литографии классифицируются в зависимости от типа применяемого актиничного излучения (рисунок 3.12).

Рисунок 3.12 – Классификация литографических процессов

Оптическая литография (стандартная или в глубокой ультрафиолетовой области), в соответствии со способом экспонирования может быть контактной или бесконтактной (на микрозазоре и проекционная).

51