Методы совмещения топологических слоев через фотошаблон
Микросхема состоит из множества слоев. Каждый топологический слой требует нескольких технологических операций. Для совместимости элементов в фотошаблоне предусмотрены реперные знаки. В настоящее время наиболее широко распространились визуальный метод совмещения, базовый и метод совмещения по знакам с контролируемым зазором. При совмещении следует учитывать, что между подложкой и шаблоном должен быть минимальный зазор для предотвращения их повреждения от соприкосновения.
Визуальный метод совмещения заключается в одновременном просмотре рисунка микросхемы на подложке и на фотошаблоне. Особенность состоит в том, что увеличение глубины резкости требует длиннофокусности микроскопа, а это противоречит степени его увеличения. Точность такого метода ~10 мкм.
Базовый метод предполагает совмещение по базовым элементам микросхемы в данном топологическом слое (сопротивления, элементы транзистора и т.д.). Точность такого метода 0,5-2 мкм.
Метод совмещения по знакам с контролируемым зазором имеет наиболее высокую точность (~0,5 мкм.). Повышение точности совмещения достигается применением фотоиндикаторов светового потока. На рис.5.6 приведены некоторые знаки совмещения. На этом же рисунке приведена плотность дефектов, возникающая вследствие контакта соприкосновения фотошаблона и топологического слоя микросхемы. Различают область микроусилий (“а”), область ультрамягкого контакта (“б”) и область мягкого контакта (“в”).
Кроме совмещения на качество микросхемы (особенно на степень упаковки элементов) влияют эффекты рассеяния в резистивном слое. На рис 5.7 представлена схема рассеяния потока света в резистивном слое и его последствия, приводящие к боковому подтравливанию “Х” изменению профиля травления
Рис 5.6. Знаки совмещения и плотность Рис.5.7. Схема рассеяния потока
дефектов света
Кроме контактного метода находит применение бесконтактное проекционное экспонирование. Его преимущества заключаются в повышении срока службы фотошаблонов, возможность масштабирования. Однако для увеличения разрешающей способности приходится применять другие методы экспонирования.
Процессы проявления фоторезистов
После экспонирования следует процесс проявления. Общее в проявлении резистов состоит в наличии инкубационного периода, характеризующегося временем, в течение которого процесс проявления идет, но визуально не обнаруживается. Отличия проявления негативных резистов от позитивных состоит в том, что в проявители для позитивных резистов входит щелочь для задубливания. Это исключает общее разбухание резиста и повышает разрешающую способность. В ряде случаев для повышения стойкости при травлении в кислотах проводится операция задубливания резиста путем выдержки в щелочи в течение 2-3 минут или путем термического прогревания.
Процессы воспроизведения рельефа изображения
Процесс воспроизведения изображения производится путем химического или ионного травления с последующим химическим или электрофизическим осаждением пленки. К процессу травления предъявляется требование избирательности травления и изотропности травления. Травление считается изотропным, если фронт травления продвигается в виде круга с радиусом, пропорциональным времени травления. Отношение скорости вертикального травления к горизонтальному называется показателем анизотропии. Фактор травления «А» - это отношение глубины травления h к величине бокового подтравливания «х»
А=h/x
Большую роль на профиль химического травления оказывает смачиваемость поверхности и температура травителя, определяющая энергию активации травления. С уменьшением размеров элементов возникают ограничения возможностей жидкостного травления. Ряд зарубежных фирм при травлении субмикронных элементов используют газовое травление или травление ионными методами.