3.4. Методы формирования

ТОПОЛОГИИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

Формирование топологии МС осуществляется с помощью фотошаблонов.

Сами фотошаблоны и передача топологического фоторисунка на технологический слой микросхемы выполняется с помощью методов литографии (litos - камень, grapho - пишу, рисую).

В зависимости от типа применяемого излучения различают оптическую, рентгеновскую, электронную и ионную литографии.

Рассмотрим оптическую литографию (фотолитографию).

Для стандартной фотолитографии применяются фоторезисты - материалы, чувствительные к ультрафиолетовому излучению с длиной волны  =310-450 нм.

Фоторезисты - сложная полимерная композиция, в состав которой входят фоточувствительные и пленкообразующие компоненты, растворители, специальные добавки.

Различают позитивные и негативные фоторезисты.

Позитивные ФР - резисты, растворимость которых в проявителе увеличивается после облучения.

Негативные ФР - резисты, практически нерастворимые после облучения.

Основной инструмент фотолитографии - фотошаблон, c помощью которого производится локальное облучение фотослоя в соответствии с топологией микросхем.

Фотошаблон - плоскопараллельная пластина из прозрачного для УФ-излучения материала с нанесенным на ее рабочую поверхность непрозрачным пленочным рисунком, соответствующим топологии одного из слоев структуры микросхем.

Основой фотошаблона является оптическое стекло или полимерные пленки, которые хорошо обрабатываются и не изменяют свойств под действием излучения.

Для получения рисунка применяются галоидно-серебряную фотографическую эмульсию, металлы, полупрозрачные оксиды и другие материалы.

Коротко рассмотрим технологический процесс фотолитографии.

 Основные этапы литографии:

1. Формирование слоя резиста; включает в себя подготовку поверхности, нанесение резиста, термообработку;

2. Передача рисунка на слой резиста (формирование резистивной маски); включает совмещение и экспонирование, проявление резиста, термообработку;

3. Передача рисунка на материал формируемого слоя структуры ИС, включает удаление материала (травление) или нанесение материала, например, пленки металла; удаление фоторезистивной маски.

Первый этап - формирование фотослоя: должен обеспечиваться равномерный по толщине фотослой. При этом подготовка подложек к нанесению фоторезиста индивидуальна и зависит от материала подложки, технологии его получения, дальнейшего назначения фотомаски. Подложка - это тот материал, на котором формируют резистивный слой. Так в полупроводниковой микросхеме фотолитографию проводят по монокристаллическому кремнию, пленке окиси кремния и т.д.

Нанесение слоя фоторезиста выполняется распылением, окунанием. Сухие фоторезисты наносят накаткой.

Термообработка выполняется после нанесения слоя жидкого резиста, в результате чего удаляется растворитель, происходит процесс, увеличивающий адгезию фотослоя к подложке.

Второй этап - формирование фотомаски: в фотослое формируется топологический рисунок.

Экспонирование выполняется контактным способом или с зазором.

Экспонирование контактным способом выполняется после устранения зазора до полного контакта шаблон-подложка с помощью вакуумного или пневматического прижима.

Время экспонирования контролируется, обеспечивается электромагнитным затвором.

Экспонирование с зазором отличается только тем, что после совмещения шаблона и подложки имеется зазор 10-20 мкм, при котором выполняется облучение фотослоя.

Проявление - это процесс удаления лишних в фотослое участков в соответствии с облучением при экспонировании.

Проявление негативных ФР - это растворение необлученных участков в растворителе.

Проявление позитивных ФР - это растворение облученных участков.

Термообработка необходима для удаления воды, проявителя, повышения адгезии фотомаски к подложке.

Третий этап - передача рисунка фотомаски на материал подложки выполняется двумя способами: травление и нанесение материала, например, пленки металла. Производится удаление фотомаски с целью очистки от всех загрязнений подложки в процессе фотолитографии.