Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Обычная фотолитографическая установка с ультрафполетоьым исгочником излучения дает возможность получать рисунок с размерами элементов или шириной линий всего 2 мкм, Используя для экспонирова. ния элекпгронное нли ренгпгеноогкое излучение, можно сформировать рисунок с субмикрониыми (<1 мкм) размерами элементов.
Уже получены приборы с минимальными размерами 0,2 мкм. Фотолитографический процесс состоит из ряда технологических операций, которые описываются ниже. 1. Нанесение фоторезггегпа на центрифуге. В центр пластины кремния, удерживаемой в горизонтальном положении вакуумным присосом, помещают каплю светочувствительной лггидкости, называемой фогггорезиспголг. Затем пластина быстро приводится во вращение и вращается со скоростью 3000 — 7000 об/мггн в течение 30 — 60 с. При этом большая часть фоторезиста сбрасывается с пластины и на поверхности кремния остается лишь пленка толщиной 500 — ! 000 нм (рис. 1.28). Приближенно можно считать, что толщина полученного слоя фоторезиста обратно пропорциональна корню квадратному из скорости вращения.
Иногда перед нанесением фоторезиста пластины кремния отмгигают при температуре не менее 100 'С, чтобы удалить влагу с ес поверхности и таким путем улучшить адгезию фоторезист . ео Технология изгопкнления пноигрпльних схем 47 2, Предварительная сушка. Пластины помещаются в сушиль, ный шкаф, где выдерживаются при температуре примерно 80 пС в течение 30 — 60 мин. При атом происходит удаление раствори телей и превращение фоторезиста в полутвердую пленку. Пленна гротореоиста ьо, зоо -1о сонм Пластина яремная и 'олгтра~риолетооое иолучение егогооогоо Ц о Пластина нремния тготоревист аазг Пластина яремная о ФЬтрсоист зкь Пластина нреления в Рис.
1.28. Процесс фотолитографии, и — нанесение фоторезиста на центрифуге; б — зкспоииро. наине; г — проянление н случае негатизиого фотоегипта; г — проявление случае позитинного фоторезиста; д — тразленне окисла. ттхот реоист 5ог зо, Пластина нрелгния ху 3. Совмеи(ение и вкспонировиние. Покрытая фоторезистом пластина помещается в так называемую установку совмещения, гдв она подводится вплотную (на расстояние 25 — 125 мкм) к гропташаблону, Относительное положение пластины и фотошаблона регулируется таким образом, чтобы фотошаблон был правильно совмещен с имеющимися на пластине специальными метками или с уже нанесенным на нее рисунком.
Глава т Фотошаблон представляет собой квадратную стеклянную пластину с типичным размером сторон 125 мм и толщиной 2 мм. На одной стороне шаблона имеется рисунок из фотоэмульсии или топкой пленки металла (обычно хрома). Рисунок состоит только из прозрачных и непрозрачных участков, без каких-либо оттенков серого. Совмещение фотошаблопа с пластиной часто должно выполняться с точностью не хуже чем 1 мкм, а в некоторых случаях не хуже чем 0,5 мкм.
Добившись совмещения, пластину приводят в непосредственный контакт с фотошаблоном. После этого включается источник высококоллимироааиного УФ-излучения, и участки поверхности кремниевой пластины, нс закрытые непрозрачными участками фотошаблона, подвергаются воздействию излучения !рис. 1.28, б). Время экспонирования обычно находится в пределах от 3 до 30 с и тщательно контролируется, с тем чтобы экспонируемая пластина получила строго определенную суммарную дозу УФ-излучения, выраженную в ватт-секундах или джоулях. Рисунок схемы выполняют сначала в увеличенном масштабе, а затем переносят па шаблон, уменьшая его фотографическим методом. Обычно выполняют две последовательные операции )меньшения масштаба, каждая лает уменьшение в 1Π— 30 раз, так что в общей сложности изображение уменьшается в 100— 1000 раз.
Вторая операция уменьшения рисунка может выпол. няться в процессе пошагового экспонирования, использующегося для получения оригинала фотошаблона. Процесс пошагосого экспонирования состоит в том, что в рабочем слое фотошаблоиа последовательно формируется матрица уменьшенных изображений первоначального рисунка схемы нлп прибора.
Такая матрица может содержать десятки, сотни и даже тысячи повторяющихся изображений. Пластина, на которую переносится рисунок фотошаблона, может быть разделена па сооз встствующее число кристаллов, каждый из которых представляет собой самостоятельный прибор пли целую ИС. Оригинал фотошаблона используется для изготовления многочисленных копий, которые применяются непосредственно на производственной линии для совмещения и экспонирования.
4. Проявление. Существуют два основных типа фоторезиста— негативный и позиглианый. Если фоторезист негативный, то те его участки, которые подвергаются воздействию УФ-излучения, полимеризуются. В процессе полимеризации увеличивается длина органических молекулярных цепочек, из которых состоит фоторезист. Благодаря этому происходит отвердение фоторезиста, и, когда пластина погружается в раствор проявителя, экспоиированные участки не растворяются.
Однако те участки фоторезиста, которые не подверглись воздействшо УФ-излучения, не полиме- Технохоеин ихнгтоелсния ггннгегаахьных схем 49 ризуются и легко растворяются в проявителе. Таким образом, после проявления в слое фоторезнста получается рисунок, повторяющий рисунок фотошаблона: прозрачным участкам фотошаблона соответствуют оставшиеся на пластине участки фоторезиста (рис. 1.28, в).
Если резист позитивный, происходит обратный процесс. Г!од воздействием УФ-ггзлучения фоторезист деаолгг.ггерггзуется, поэтому при воздействии проявителя экспонированные участки фоторезиста легко растворяются, а неэкспонированные остаются практически нерастворимымя. Таким образом, после опускания пластины в проявитель экспонированные участки фоторезиста удаляются, а неэкспонированные остаются на пластине (рис. 1.28, е).
В этом случае тоже получается рисунок, повторяющий рисунок фотошаблона, но теперь прозрачныч участкам шаблона соответствуют пеудаленные участки фоторезиста на пластине. б. Сушка фсгторезггета. После проявления и промывки пластины обычно выдерживают в сушильном шкафу при температуре примерно 150 'С в течение 30 — 60 мин для дальнейшего упрочнеиия оставшегося на пластине фоторезпста. При этом улучшается адгезия фоторезиста к пластине и повышается его стойкость к воздействию раствора плавпковой кислоты (НР), используемого для травления ЯО,.
6. "г)гавление окисла. Затем пластины кремния погружагот в раствор плавиковой кислоты или поливагот им. Обычно используется разбавленный раствор 10;! Н,О: ПГ, а чаще раствор 10: 1 !нгНгР (фторид аммония): НР. Растворы НР травят ЯО,, но не травят находящийся под окислом кремний и не оказывают никакого заметного воздействия на фоторезист.
Пластины подвергаются воздействию травящего раствора столько времени, сколько требуется для полного удаления ЯО, на участках пластины, не покрытых фоторезистом (рис. 1.28, д). Скорость травления ЯО, в буферизованном растворе плавиковой кислоты (10; 1 ЫН4Р г НР) составляет около 100 ны/мггн при 25 С, так что для удаления слоя окисла с типичной толщиной 500 пм требуется всего 5 мин. Г!осле травления 5!Ох в оксидном слое получается рисунок окон, повторяющий рисунок в слое фоторезиста и, следовательно, рисунок фотошаблона. Время травления окисла тщательно контролируется: оно должно быть достаточным для полного удале~ия окисл» в окне и одновременно не слишком большим во избежание подтравливания окисла, находящегося под резистом.
Такое боковое подтрав. ливанпе приводит к тому, что размер окна оказывается болыпе заданного (рпс. 1.29). 50 Плпзлеиное триалени.. Опцсанныи ььппе процесс травления окисла можно назьать «влажным» травлением, поскольку он предусматривает использование химических реагентов в виде водных растворов. Однако существует более современный метод — «сухое», или плазменное травление. Пластины, предназначенные для травления, помещаются в вакуумную камеру или камеру пониженного давления (0,13 — 1,3 кПа). Затем в камеру подаются контролируемые потоки соответствующих активных газов, таких, как СР, (фреон 14) или ѫЫ. После этого в камере создается утиитиигвиити Ряс.
! .29. Ревулюот перетравливавпя — боковое голтравлквакие окисла. Плигтииа иремния высокочастотное электрическое поле, под действием которого происходит ионизация газовых молекул и распад некоторых из них на высокоактивные свободные радикалы. Плотности поло.
жительных и отрицательных ионов н электронов в межэлектродном пространстве камеры таковы, что результирующая плотность объемного заряда приблизительно равна нулю. Такая среда называется газоразрядной плазмой. Свободные радикалы реагируют со слоем ЯО„образуя О, и различные газообразные соединения кремния, которые откачива.отса из камеры вакуумным насосом.
В результате такого сухого травления происходит удаление ЯО, в окнах, сформированных и фоторезисте. Сам фоторезист, а также кремний, если он ничем не защищен, травятся в плазме, но не с такой скоростью, как ВЮ». Во всяком случае, процесс травления тщательно контролируется с помощью какого-либо метода регистрации конца травления, с тем чтобы прекратить травление сразу после того, как весь окисел в окнах будет удален.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
