7. Методы формирования конфигурации элементов иэот

Масочные методы. Метод свободных масок. Классификация масок и методы получения. Метод контактных масок. Пример формирования рисунка. Литографические методы. Фотолитография. Определение. Классификация. Контактная фотолитография. Фоторезисты (ФР), виды, требования к ним, методы нанесения. Фотошаблоны (ФШ). Виды, требования к материалам, технология получения ФШ. Типовой технологический процесс контактной ФЛГ. Проекционная ФЛГ. Достоинства и недостатки. Пошаговое экспонирование. ФЛГ с микрозазором. Сопоставление характеристики методов ФЛГ. Электрополитография.Сканирующая и проекционная. Проецирование в уменьшенном масштабе. Резисты для субмикронной литографии. Рентгенолитиграфия. Шаблоны для нее. Достоинства реальные и потенциальные. Проблемы. Ионнолитография. Суть и основные преимущества. Сравнительные характеристики методов литографии. Формирование рисунка элементов ИС. «Фрезерованием» остросфокусированным потоком частфд: электронов, ионов, нейтральных частиц. Излучение оптического квантового генератора.

7.1 Масочные методы. Метод свободных масок. Классификация масок и методы получения. Метод контактных масок. Пример формирования рисунка. Литографические методы. Фотолитография. Определение. Классификация.

Литография — это процесс формирования в актиночувствительном слое, нанесенном на поверхность подложек, рельефного рисунка, повто­ряющего топологию полупроводниковых приборов или ИМС, и после­дующего переноса этого рисунка на подложки.

Актиночувствительным называется слой, который изменяет свои свойства (растворимость, химическую стойкость) под действием актиничного излучения (например, ультрафио­летового света или потока электронов).

Литографические процессы позволяют!

получать на поверхности окисленных полупроводниковых подложек свободные от слоя оксида области, задающие кон­фигурацию полупроводниковых приборов и -моментов ИМС, в которые проводится локальная диффузия примесей для создания p-n-переходов;

формировать межсоединения элементов ИМС;

создавать технологические маски из резистов, обеспечи­вающие избирательное маскирование при ионном легировании.

Широкое применение литографии обусловлено следующими достоинствами: высокой воспроизводимостью результатов и гибкостью технологии, что позволяет легко переходить от од­ной топологии структур к другой сменой шаблонов; высокой разрешающей способностью актиничных резистов; универсаль­ностью процессов, обеспечивающей их применение для самых разнообразных целей (травления, легирования, осаждения); высокой производительностью, обусловленной групповыми методами обработки.

Процесс литографии состоит из двух основных стадий:

формирования необходимого рисунка элементов в слое актиночувствительного вещества (резиста) его эспонированием и проявлением;

травления нижележащего технологического слоя (диэлектрика, металла) через сформированную топологическую маску или непосредственного использования слоя резиста в качестве топологической маски при ионном легировании.

В качестве диэлектрических слоев обычно служат пленки диоксида SiO₂ и нитрида Si₃N₄ кремния, а межсоединений — пленки некоторых металлов. Все пленки называют техноло­гическим слоем.

В зависимости от длины волны ис­пользуемого излучения применяют следующие методы литографии:

фотолитографию (длина волны актиничного ультрафиоле­тового излучения λ =250 … 440 нм);

рентгенолитографию (длина волны рентгеновского излу­чения λ =0,5 … 2 нм);

электронолитографию (поток электронов, имеющих энер­гию 10 - 100 КэВ или длину волны λ = 0,05 нм);

ионолитографию (длина волны излучения ионов λ = 0,05 … 0,1 нм).

В зависимости от способа переноса изображения методы литографии могут быть контакт­ными и проекционными, а также непосредственной генерации всего изображения или мультипликации единичного изображе­ния. В свою очередь, проекционные методы могут быть без изменения масштаба переносимого изображения (Ml : 1) и с уменьшением его масштаба (М 10 : 1;М 5 : 1).Классификация методов литографии приведена на рисунке 7.1.1.

В зависимости от типа используемого р е з и с та (негативный или позитивный) методы литографии по характеру переноса изображения делятся на негативные и позитивные (Рисунок 7.1.2).

Литография является прецизионным процессом, т. е. точ­ность создаваемых рисунков элементов должна быть в преде­лах долей микрометра (0,3 - 0,5 мкм). Кроме того, различные методы литографии должны обеспечивать получение изображе­ний необходимых размеров любой геометрической сложности, высокую воспроизводимость изображений в пределах полупро­водниковых кристаллов и по рабочему полю подложек, а также низкий уровень дефектности слоя сформированных масок. В ином случае значительно снижается выход годных изделий.

Для выполнения этих требований необходимы:

применение машинных методов проектирования и автома­тизации процессов изготовления шаблонов;

повышение воспроизведения размеров элементов, точности совмещения и использование низкодефектных методов фор­мирования масок;

Рисунок 7.1.1. Классификация методов литографии

Рисунок 7.1.2. Формирование рельефа изображения элементов (а - в) при использовании негативного (7) и позитивного (II) фоторезистов: 1 - ультрафиолетовое излучение, 2, 3 - стеклянный фотошаблон и нанесенная на него маска, 4 - слой фоторезиста на кремниевой подложке, 5 — технологический слой для формирования рельефа рисунка, 6 - кремниевая подложка

внедрение оптико-механического, химического и контроль­ного оборудования, обеспечивающего создание рисунков эле­ментов с заданными точностью и разрешающей способностью;

применение новых технологических процессов генерации и переноса изображения с использованием контактных, проек­ционных методов фотолитографии, голографии, электронно­лучевой и лазерной технологии;

разработка технологических процессов прямого получения рисунка элементов микросхем, минуя применение защитных покрытий, развитие элионных процессов.

Литографические процессы непрерывно совершенствуются: повышается их прецизионность и разрешающая способность, снижается уровень дефектности и увеличивается производи­тельность.