Литография

Осаждение диэлектрических пленок

Окисление во влажном кислороде

Термическое окислении е в сухом кислороде

В качестве осушителя используют вымораживающую ловушку или химический поглотитель, позволяющие снизить содержание влаги в кислороде до точки росы (не выше 60). Точка росы – это состояние когда пар выпадает в виде жидкой пленки. Чем меньше воды в газе, тем ниже точка росы.

Достоинство – качество пленки.

Недостаток – скорость окисления мала.

Si (тв.) + O₂ → SiO₂ (тв.)

Комбинация 2 процессов в парах влажного и в сухом кислороде. Кислород подают в увлажнитель (емкость со сверхчистой ионной водой). Вода нагревается до 95 градусов, что соответствует давлению водяных паров 85·10³ Па.

H₂O + Si → SiO₂ + H₂↑ - в парах воды

В рассмотренных процессах разрыв химических связей реагентов происходит засчет тепловой энергии нагрева пластин.

При плазмохимическом осаждении необходима энергия разрыва связи, приобретенная засчет энергии ионов газа, образуемого плазму.

Осаждение можно осуществлять на холодные пластины для улучшения структуры пленок и для повышения прилегания к пластине нагревают до 250 градусов.

В качестве транспортирующего и плазмообразующего газа используют кислород и аргон.

Осаждение взамен окисления пластин позволяет:

1) уменьшить температурное воздействие на пластину

2) использование широко применяющихся материалов

3) получить относительно толстые пленки межслойной изоляции

Для осаждения SiO₂ широко используют следующие реакции:

1. Реакция окисления силана

SiH4 + O2 SiO2 + H2O

Достоинства:

1) не требует высокотемпературного нагрева пластины (200-300º)

2) отсутствие загрязнения пленки

3) высокая скорость осаждения – до 0,1 микрон в минуту

4) возможность осаждения легирующего окисла в качестве твердого диффузанта

Недостаток – токсичность и взрывоопасность силана

2. пиролитическое осаждение SiO₂ из кремнийорганического соединения (тетраэтоксисилан)

Si(OC2H5)4 SiO2 + 4 C2H4 + 2H2O

Достоинство – процесс безопасен

Недостаток – загрузка пленки

3. Осаждение нитрида кремния Si3N4

6 Si + 4 N2 2 Si3N4

Даже при температуре 1300º скорость реакции мала, поэтому в производстве используются реакции взаимодействия гидрида или галогенов кремния а аммиаком или гидрозином.

SiH₄ + NH₃ → Si₃N₄ + H₂

SiH₄ + N₂H₄ → SiN₄ + NH₃

Это процесс создания защитной маски, необходимой для локальной обработки при формировании структуры интегральной схемы.

По типу излучения литографию делят на:

1) оптическая длина волн от 200 до 450 нанометров (фотолитография)

2) рентгеновая (0,4-1,5 нм)

3) ионо-лучевая (0,05-1 нм)

4) электронная (0,01нм)

Фотолитография бывает контактной и бесконтактной.

Контактная фотолитография

Основным рабочим инструментом для фотолитографии является фотошаблон, а для формирования фоторезистивного слоя применяют фоторезист.

Фотошаблон – это плоскопараллельные пластины из материала, на котором напечатан рисунок виде непрозрачных и прозрачных для света определенной длины волны участков, образующих топологии одного из слоев структуры ИМС или группы ИМС многократно по повторению в пределах активного поля пластины. Фотошаблон может быть в виде негативного или позитивного изображения оригинала.

Получение пластин: 1- эталон, 2- промежуточный, 3- рабочий шаблон

Эталон - это 1 фотошаблон в процессе изготовления с полным набором изготовителя структуры, из которой получают промежуточные или рабочие копии фотошаблона.

Рабочие фотошаблоны могут быть 2 типов:

- эмульсионный, позволяет проводить более 20 операций контактной печати и металлической пленкой хрома рассчитана по 3000 операций.

Фоторезисты – разновидность фотоэмульсии, чувствительной к ультрафиолетовому свету.

Фоторезисты бывают позитивными и негативными.

Критериями оценки фоторезиста являются:

- чувствительность

- разрешающая способность

- устойчивость к воздействию агрессивной среды

- адгезия к подложке

Светочувствительность S – это величина обратная поглощению световой энергии необходимой для определенного измерения свойств фоторезиста.

S =

Е – свет облучаемый фотоном

t – время экспозиции

Н – значение экспозиции

Основной выбора критерия фоточувствительности – это образование участков с высокими защитными свойствами.

- для негативного фоторезиста – задубливание или полимеризация в экспонированных областях резиста на определенной толщине, достаточной для эффективной защиты от воздушных отравителей.

- для позитивного фоторезиста – критерием чувствительности является полнота разрушения ультрафиолетовым светом пленки фоторезиста в областях подложки.

Разрешенная сопротивляемость – это число четко размеченных линий (штрихов), одинаковой ширины l, расположенных параллельно с зазором, равным ширине штриха l, который фоторезист позволяет создать на 1мм длины.

Разрешающая способность увеличивается с уменьшением толщины пленки резиста, но минимальная толщина пленки ограничена возможностью прокола и нарушением устойчивости воздействия агрессивной среды.

Устойчивость к воздействию агрессивной среды – трудно определить количественно. В частном случае может обозначать величину параллельную времени нахождения пленки фоторезиста в стандартном травителе или время проникновения травителя сквозь поры пленки фоторезиста на подложке.

Адгезия фоторезиста к подложке определяет стойкость пленки к внешним воздействиям и зависит от химического состояния и строения фоторезиста, а также от состояния поверхности исходной подложки и режимов формирования пленки фоторезиста на подложке.

Дата добавления: 2014-01-20