Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 64
Текст из файла (страница 64)
ботки. Рие. 6.2. Выращивание кристаллов по методу Чохральского Монокристаллический кремний легирустся и, соответствещю, может быть электронного или дырочного типов проводимости. В зависимости от легирующей примеси, каковой может быть алюминий, бор, сурьма, мышьяк, фосфор или золото, различают различные типы кремниевых пластин. Обозначе. ния имеют три буквы и дробь, числигели которой информируют об удельном объемном сопротивлении, а знаменатели — о диффузионной длине неравновесных носителей заряда (в миллиметрах).
К примеру, КРФ 2Ю,2 — это кремний электронного типа проводимости, легированный фосфором, имеющий удельное сопротивление 2 Ом см и диффузионную длину неравновесных носителей 0,2 мм. Для восстановления разрушенного в процессе механической обработки приповерхностного слоя на пластине кремния выращивают тонкий (- ) О мкм) эпитаксиальный слой.
5.3. Процессы литографии Группа технологических процессов, предназначенная для формирования топологических параметров транзисторных структур, обьединена понятием литография. Литографические процессы формируют заданный рельеф (рисунок) в слое лолупровод ника, диэлектрика или металла с целью изготовления интегральных схем или лруги тих электронных приборов. Литографические процессы включают в себя следующие этапы ьэ нанесение фоточувствительной полимерной пленки на кремниевую пластину; ь) сушка и последу|ощее экспонирование пластины через соответствующии чо шаблон; П проявление изобрах<егтття путем травления незащищенных полимерной пленкой об' блвстей со сформированным изображением. юсоб Основной характеристикой литографического процесса является раз)теитаттлттря гтюс виты нргтть другими словами, способность раздельно воспроизводить отдельные элемеи топологии.
Разрешающая спосоГтность определяется длиной волны воздействующего - ° ит' 305 5, Технология производства интегральных схем лкчения и параметрами резнста. ТеоретичсскиГз предел разрешающей способности, согласно критерию Релея, определяется величиной, пропорциональной половине длины волны экспонирующего излучения. и зависимости от вида воздействующего излучения различают оптическую или фотолитографию, электронолитографию, рентгенолитографию, ионно-лучевую литографию, лазерную литографию. Приведем краткую их характеристику.
6.3.1. Фотолитография бэопзолвизогра4шя представляет собой фотомеханический способ изготовления печатной формы плоской печати на заданной поверхности. целью фотолитографического процесса является перенос деталей рисунка фотошаблона на поверхность кремниевой пластины, покрыгой слоем фоторезиста. Под фолзорелштяоиз понимают резист, чувсгвительныгз к излучению в видимой или ультрафиолетовой области. Различают лолтлишые и легалшкиые фоторе:исты. Фотоизаблоя прслставляет собой плоскопараллельную пласгину из прозрачного материала (стекло), на которую нанесен рисунок в аиде прозрачных и непрозрачных для излучения участков. Эти участки образуют топологию одного из слоев структуры.
Фотошаблон может быть выполнен в виде позитивного или негативного изображения исходной топологии. Прн облучении фоторезистов через шаблон и последующим проявлением удаляются облученные его участки, и на подложке формируется нзобрюкение фотошаблона, Фоторезист осгаегся на участках подложки, соответствующих, например темным полям фото- шаблона. Лля отрицательных фоторезистов можно получить дополнительное (негативное) изображение. Далее в результате воздействия агрессивных веществ, например в процессе химического травления, материал, находящийся на участках, свободных от защитной маски фоторезиста, удаляется, что обеспечивает воспроизведение изображения элементов схем на подложке. Фоголитографические процессы включакзт в себя множество операций, начиная от изготовления фогошаблонов и кончая формированием элементов схем на подложке.
Различают проекционную и контактную фотолитографии, )кзсгод проекчлоняой 4олзояоиогрофви заключается в проецировании фотошаблона на пластину кремния, покрытую фоторезистом. При этом между пластиной кремния и фотошаблоном имеется определенный воздушный зазор (рис. 5.3). Рис. а.э. Схема воспроизведения изображения методам проекционной фотолитографии а — о негативным фоторвзистом, б — с позитивным фоторезистом, 7 — фоторвзиот, 2 — подложка; 3 — фотошвблои Часть И.
Микроэлектроника Метод проекционной литографии с сохранением масштаба позволяет обрабатывать пла стины диаметром до 150 мм (рис. 5А, кривая 2). Рис. б.4, Развитие методов литографии Оптические характеристики таких систем ограничены и для повышения разрешающей способности используются ис~очники излучения меньшей длины волны, например Уф-излучение. Метод конщакглнаи лгггпатрафгги имеет две основные операции: совмещение изображений и экспонирование фогорезиста (рис. 5.5).
Прп этом методе фотошаблон и пластина кремния с нанесенным фоторезистом плотно прижаты друг к другу. В методе контактной фотолитографии также используется излучение оптического диапазона. Этот метод применяют для получения рисунков с топологической нормой 2 — 3 мкм. Для получения точной передачи размеров изображения фотошаблона необходимо одновременно и взаимосвязанно изменять как время экспонирования, так и время проявления рисунка. а) е) б) Рис.
б.б. Схема операции совмещения (в) и экспонирования (б), фнгурьг совмещения)в). т — микроскоп; 2 — источник света; 3 — объектив; 4 — фотошаблойг б — зазор; б — фогорезист: т — экспонируемая пластина; б — фигуры совмещения нв пластине; 9 — фигуры совмещения нв фотошабпоне На установках с пошаговым репродуцированием и уменьшением размера, или г)грига жулылигыикаигарах, производится размножение рисунка шаблона по всей поверхности пластины (рис. 5.6). тел т м у пт ю Рис. $.6.
Оптичвсяая схема фотомупьтипликатора Коротковолновое излучение от источника I формируется с помощью зеркала 2 и конденсора 3 на плоскость промежуточного фотошаблона 4. Рисунок промежуточного фотошаблона проецируется через уменьшающую линзу 5 на поверхность пластины б, покрытой рези етом. После экспонирования стол автоматически перемещается в новое положение. Последующее эксгюнироваиие позволяет покрыть поверхность пластины изображениями промежуточного шаблона.
Проекционная установка с уменьшением масштаба характеризуется большей разрешающей способностью, чем установка с сохранением масштаба. Промежуточныс фотошаблоны проще изготовить, чем шаблоны для установок проекционной литографии с сохранением масштаба (рис. 5.4, кривая 3). Для получения промежугочпых фотошаблонов используется чтолтоттовлторттиелгч на котором происходит мультиплицирование изображения фотооригинала в уменьшенном мас~птабе. Нынешние успехи фотолитографии обусловлены двумя причинами. Во-первых, непреРывныч совершенствованием разрешающей способности и числовой апертуры оборудования и, во-вторых, использованием новых фоторезистов.
Среди других путей повышения эффективности фотолитографических процессов следуе~ указать на использование успллаинлцлх контпрвгт жишериаяов (уКМ). В таком технологическом процессе слой уКМ, не прозрачный в основном состоянии, наносят на верхний слой фоторезисга. При экспонировании он становится прозрачным и усиливает поглощение света фогорезистом. Неэкспонированные области остаются темными и с их помощью образуется оптическая маска.
Использование УКМ существенно улучшает разрешающую способность фоторезпста. Применения УКМ в сочетание с источником ультрафиолетового лиапазона позволяет получить на установках с пошаговым экспонированием (1рл1) Разрешающую способность лучше 0,35 мкм. )зальнейц~ее развитие систем фотолитографии связано с использованием эксинерньтх лазеров Такие системы отличают высокая производительность и субмикронные топологнческие нормы (см. Рис.
5.4, кривая 4). Фотолитографические процессы включактг в себя мтюжество операций, начиная с изготовления фотошаблонов и кончая формирования элементов схем иа подложке. Часть П, Микроэлектроника ЗОО Б.З.2. Электронолитография где (l — ускоряющее напряжение, В. Меняя ускоряющее напряжение, можно получить заданную длину волны, определяемую из табл. 5.2. Таблица 5.2 0' 5,0х10"~ Т 4,0х! ' 1., им 122,600 0,601 0,540 Так, уже при 15 кВ длина волны составляет 1 нм (нли О,! А), что на четыре порядк~ меньше длины излучения уФ-излучателя.
Именно поэтому в электронно-лучевой лито графин пренебрежимо малы эффекты дифракции, ограничивающие разрешающую спо собность субмнкронной литографии. Теоретически электронный пучок может быть сфо кусирован в пятно, диаметр которого определяется дифракционным пределом: е(ьа =-. 1,22.2 1 ГУ = 10 А, где  — — апертурный угол, равный углу сходимости пучка, А — длина волны нзлучен™ Однако из-за ограничений, накладываемых аберрациями электронно-оптических сисзекь тепловым разбросом скоростей эмитируемых алек~роном.
и их взаимодействием с мате риалом электронного резиста минимальные топологические линии составляют 30 А. для электронной литографии характерна значительная глубина фокуса электронно оптической системы. Это позволяет значительно снизить требования к плоскостности и Электрономишаграфин представляет собой современный высокоразрешающий метод создания топологии микрострукгур с использованием электронных пучков в качестве источника излучения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
