14-04-2020-СОВР-ТЕХНОЛОГИИ-ПРОИЗВ-РЭА-ТРЕТЬЯКОВ (1171921), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Его получают из кварца, т.е. двуокиси кремния, путемвосстановления с использованием углерода.Подготовка поверхности к нанесению фотослоя заключается в еёобработке парами органического растворителя для растворения жировыхплёнок, которые препятствуют последующему сцеплению фоторезиста споверхностью. Отмывка сверхчистой (деионизированой) водой удаляет следырастворителя; а также микрочастицы, способные впоследствии образовать"проколы" в тонком (≈1 мкм) слое фоторезиста.Нанесение фотослояПри нанесении фотослоя используется раствор светочувствительногополимера в органическом растворителе (фоторезист).
Для получения тонкихслоёв фоторезиста на поверхности пластины его вязкость должна быть оченьмала, что достигается высоким содержанием растворителя (80-95 % по массе).В свою очередь, с уменьшением толщины фотослоя повышается разрешающаяспособность фотолитографического процесса. Однако, при толщинах менее 0,5мкм плотность дефектов ("проколов") в фотослое резко возрастает, и защитныесвойства фотомаски снижаются.Нанесение фотослоя может быть выполнено одним из двух способов:центрифугированием или распылением аэрозоля. В случае использованияцентрифуги дозированное количество фоторезиста подаётся в центр пластины,прижатой вакуумом к вращающейся платформе (центрифуге). Жидкийфоторезист растекается от центра к периферии, а центробежные силыравномерно распределяют его по поверхности пластины, сбрасывая излишки в43специальный кожух.
Толщина h нанесённой плёнки зависит от скоростивращения платформы w, от вязкости фоторезиста v и определяетсясоотношением:ℎ = �(4.1)где k - коэффициент, устанавливаемый экспериментально.Скорость вращения центрифуги около 6000 об/мин, толщина фотослоярегулируются подбором соответствующей вязкости, т.е. содержаниемрастворителя.Для центрифугирования характерны следующие недостатки:-трудность получения относительно толстых (в несколько микрометров) иравномерных плёнок из-за плохой растекаемости вязкого фоторезиста;-напряжённое состояние нанесённой плёнки, что приводит на этапе проявленияк релаксации участков фотомаски и изменению их размеров;-наличие краевого утолщения как следствие повышения вязкости в процессевыравнивания, что ухудшает контакт фотошаблона с фотослоем;-трудность организации одновременной обработки нескольких пластин.При распылении аэрозоли фоторезист подаётся из форсунки на пластины,лежащие на столе, совершающем возвратно-поступательное движение.Необходимая толщина формируется постепенно.
Отдельные мельчайшиечастицы растекаются и, сливаясь, образуют сплошной слой. При следующемпроходе частицы приходят на частично просохший слой, несколько растворяяего. Поэтому время обработки, которое зависит от вязкости, расхода и "факела"фоторезиста, от скорости движения стола и расстояния от форсунки доподложки, устанавливается экспериментально.
При реверсировании столакрайние пластины получат большую дозу фоторезиста, чем центральные. Воизбежание утолщения слоя на крайних пластинах форсунке также сообщаетсявозвратно-поступательное вертикальное движение (синхронно с движениемстола). При торможении стола в конце хода форсунка поднимается вверх иплотность потока частиц в плоскости пластин снижается.ФотолитографияРаспыление аэрозоли лишено недостатков центрифугирования, допускаетгрупповую обработку пластин, но предъявляет более жёсткие требования кчистоте (отсутствие пыли) окружающей атмосферы. Нанесение фоторезиста ипоследующая сушка фотослоя являются весьма ответственными операциями, взначительной степени определяющими процент выхода годных микросхем.Пылевидные частицы из окружающего воздуха могут проникать внаносимый слой и создавать микродефекты.
Нанесение фотослоя должновыполняться в условиях отсутствия пыли в рабочих объёмах (боксах,скафандрах) 1 класса с соблюдением следующей нормы: в 1 литре воздухадолжно содержаться не более четырёх частиц размером не более 0,5 мкм.44При сушке нанесённого слоя в слое могут сохраниться пузырькирастворителя, а при выходе на поверхность слоя они могут образоватьмикротрещины. Поэтому сушка выполняется с помощью источниковинфракрасного излучения, для которого фоторезист является прозрачным, а,следовательно, поглощение излучения с выделением тепла происходит награнице " пластина - фоторезист ". Следовательно, сушка протекает от нижнихслоёв фоторезиста к верхним, обеспечивая свободное испарение растворителя.Во избежание преждевременной полимеризации фоторезиста и потери имчувствительности температура сушки должна быть умеренной (≈100÷120°С).Совмещение и экспонированиеПод совмещением перед экспонированием понимается точная ориентацияфотошаблона относительно пластины, при которой элементы очередноготопологического слоя (на фотошаблоне) занимают положение относительноэлементов предыдущего слоя (в пластине), предписанное разработчикомтопологии.
Например, фотошаблон, несущий рисунок эмиттерных областейдолжен быть точно ориентирован относительно пластины, в которой ужесформированы базовые области.Схема совмещения фотошаблона с пластиной представлена на рисунке 4.2.Процесс совмещения включает три этапа:-предварительная ориентация по базовому срезу, обеспечивающую награницах модулей групповой пластины выгодную кристаллографическуюплоскость с точки зрения качества разделения пластины на отдельныекристаллы;-предварительное грубое совмещение по границам крайних модулей,имеющее целью исключить разворот пластины и фотошаблона относительновертикальной оси Z;-точное совмещение, исключающее смещение рисунков фотошаблона ипластины по осям X и Y.45Рис. 4.2. Совмещение фотошаблона с пластиной: а - общая схемасовмещения: 1 - групповой фотошаблон; 2 - модули для грубого совмещения; 3- базовый срез на пластине для предварительной ориентации; 4 - групповаяпластина; 5 - знак совмещения в модуле пластины; 6 - знак совмещения вмодуле шаблона; б- схема для расчета номинального зазора между знакамисовмещения.Для точного совмещения используют специальные знаки совмещения сконтролируемым зазором, которые входят в состав топологических рисунковсоответствующих слоёв.
Совмещение считается выполненным, если привведении одного знака внутрь другого по всему контуру просматривается зазор.Погрешность совмещения учитывается при расчёте размеров областейкаждого слоя. Обычно фотошаблон очередного слоя совмещается спредыдущим (по ходу технологического процесса) слоем, уже сформированномна пластине. В частности, слой контактных окон совмещается с эмиттернымслоем, а слой металлизации - со слоем контактных окон. Поскольку контактныеокна и металлические контакты формируются одновременно для всех областейструктуры, погрешность совмещения накапливается и для эмиттерных областейвходит в размер величиной 4 D c, для базовых областей - 6 D c , дляколлекторных - 8 D c .
Поэтому совершенствование процессов литографии(уменьшение D ш и D п) и применяемого оборудования (Dи и Dt)являетсяважной и постоянной задачей конструкторов и технологов. Влияниепогрешности совмещения на размеры областей рассмотрено ниже на примерерасчёта размеров эмиттерной области транзистора.После выполнения совмещения микроскоп отводится, а на его местоподводится осветитель, жёстко связанный с микроскопом на каретке (илиповоротной турели). Оператор включает осветитель одновременно с релевремени, которое контролирует время экспонирования.ПроявлениеПроявление скрытого изображения для негативных фоторезистовзаключается в обработке фотослоя органическим растворителем.
При этомучастки, не подвергшиеся облучению, растворяются, а облучённые участки, гдепри поглощении ультрафиолетового излучения происходит разрывмежатомных связей и перестройка структуры (фотополимеризация),сохраняются.В позитивных фоторезистах на участках, подвергшихся облучению,происходит разрушение структуры (деструкция) с образованием кислоты. Дляперевода её в растворимые слои применяют раствор неорганическогосоединения со щелочными свойствами (KOH, NaOH и др).После отмывки от следов проявителя и сушки полученную фотомаскуподвергают тепловому задубливанию (120÷180°С в зависимости от маркифоторезиста), в результате чего окончательно формируются её защитныесвойства (рис.
4.3).46Рис. 4.3. Удаление засвеченного фоторезиста и находящегося под нимоксидного слоя.ТравлениеПри травлении в жидких травителях используются водные растворынеорганических соединений (обычно кислот). Химический состав иконцентрация травителя в растворе подбирается так, чтобы поверхностныйслой растворялся активно, а нижележащий не растворялся. С травлением вжидких травителях связано не только явление подтравливания под фотомаску,но и разброс величины подтравливания в совокупности элементов одного слоя.К моменту окончания растворения слоя в "окне" фотомаски боковоетравление оказывается примерно равным толщине слоя (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
