В. И. Смирнов (987304), страница 12
Текст из файла (страница 12)
В качестве защитной маски используются пленки фоторезиста толщиной около 5 мкм или пленки тяжелых металлов, обладающих высокой тормозной способностью. Дозы облучения составляют величину 1014 − 1016 см-2. При облучении, например, арсенида галлия итвердых растворов на его основе протонами с энергией 100 кэВ толщина образующегося изолирующего слоя составляет около 1 мкм.Радиационно-стимулированная диффузияРадиационно-стимулированная диффузия представляет собой методуправляемого легирования полупроводников на основе комбинации процессовионной имплантации и диффузии.
Данный метод характеризуется более низкойтемпературой подложки по сравнению с равновесной диффузией, низким уровнем радиационных дефектов по сравнению с обычным методом ионной имплантации, размещением большей части внедренной примеси в электрическиактивных положениях.Радиационно-стимулированная диффузия происходит под влиянием бомбардировки полупроводника легкими частицами (протонами, нейтронами) илиионами элементов, электрически неактивных в полупроводнике (He, Ar, Kr, N идругие).
В зависимости от энергии ионов глубина слоя с радиационными дефектами может достигать несколько микрометров (при облучении ионамис энергией 10 − 100 кэВ) или составлять всего несколько моноатомных слоев(при облучении низкоэнергетическими частицами).Принцип радиационного стимулирования процесса диффузии состоитв генерации избыточных вакансий в решетке полупроводника с последующимобменом местами между ними и примесными атомами, перемещающимисяпо кристаллу. В исходном состоянии примесь находится в тонком приповерхностном слое полупроводника и вводится либо методом ионной имплантации,либо методом «мелкой» диффузии. Обязательным условием радиационностимулированной диффузии является низкая температура процесса, так как сростом температуры возрастает интенсивность рекомбинации радиационныхдефектов, что приводит к снижению скорости диффузии.
Относительное увеличение коэффициента диффузии за счет избыточных вакансий в кремнии может достигать от 3 до 5 порядков.Радиационно-стимулированная диффузия представляет собой весьмагибкий метод легирования, позволяющий регулировать в широких пределахпрофиль распределения примеси за счет изменения глубины генерируемых дефектов (глубина зависит от энергии ионов). Процесс легирования может бытьлегко локализован с помощью стандартных методов маскирования, применяе50мых при ионном легировании примесей. Необходимо лишь учитывать возможное различие проникающих способностей ионов примеси и ионов, используемых в качестве стимуляторов.3.8. Литографические процессы в технологии электронных средствФотолитографияПод фотолитографией понимают процесс образования на поверхностиподложки с помощью светочувствительного химически стойкого материаламаскирующего покрытия, топологический рисунок которого отображает элементы прибора или схемы, и последующего переноса рисунка на подложку.Фотолитографияявляетсяосновнымтехнологическимпроцессомпри производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.Сущность процесса фотолитографии заключается в следующем.На поверхность специально обработанной подложки (например, полупроводниковой пластины) наносится слой специального материала – фоторезиста,представляющего собой сложные полимерно-мономерные светочувствительные системы, изменяющие под воздействием ультрафиолета свои свойства, впервую очередь растворимость в определенных травителях.
После высыханияфоторезиста (удаления из него растворителя) на исходной подложке образуетсяпрочная пленка. Облучение этой фоторезистивной пленки ультрафиолетом через фотошаблон с определенным рисунком приводит к избирательной засветкеотдельных участков поверхности подложки. Вследствие фотохимических реакций в фоторезисте растворимость облученных участков либо повышается (дляпозитивных фоторезистов) или снижается (для негативных фоторезистов).
После проявления в определенных реактивах получается маскирующее покрытиеиз химически стойкого фоторезистивного слоя.Образующиеся в слое фоторезиста «окна» позволяют проводить ряд важнейших технологических операций: локальное травление подложки с цельюудаления слоя полупроводникового материала, удаление защитных диэлектрических слоев SiO2 и Si3N4 с целью вскрытия «окон» под диффузию, а также вытравливание металлических пленок с целью создания омических контактов итоковедущих дорожек.Основные технологические операции фотолитографии включают в себяобработку поверхности подложки, нанесение слоя фоторезиста, сушку, экспонирование через фотошаблон, проявление фоторезиста, задубливание с цельюповышения кислотостойкости фоторезиста, перенос рисунка на подложку, удаление фоторезиста.Целью обработки поверхности подложки (кремниевой пластины) является обеспечение максимальной адгезии фоторезиста к подложке. На адгезиюсильно влияет наличие на поверхности пыли, жировых пятен, адсорбированныхгазов, посторонних примесей, микротрещин и других дефектов.
Обработка поверхности включает в себя промывку в различных органических растворителях,51кипячение в кислотах, очистку в парах растворителя, кипячение в деионизованной воде и так далее.Нанесение фоторезиста осуществляют центрифугированием, пульверизацией, поливом, окунанием в раствор фоторезиста, накаткой и так далее. Первыедва способа являются наиболее распространенными. При центрифугированиинебольшое количество жидкого фоторезиста под воздействием центробежныхсил растекается по поверхности пластины, образуя равномерный по толщинетонкий слой. Регулировка толщины слоя осуществляется путем изменения вязкости фоторезиста и угловой скорости вращения центрифуги.Основной целью сушки нанесенного слоя фоторезиста является удалениерастворителя.
При этом в фоторезисте происходят сложные релаксационныепроцессы, уплотняющие молекулярную структуру слоя, уменьшающие внутренние напряжения и повышающие адгезию слоя к подложке. Неполное удаление растворителя из фоторезиста снижает его кислотостойкость:при экспонировании молекулы растворителя экранируют нижележащий слойи после проявления, например, позитивного фоторезиста возникают дефектыв виде нерастворенных микрообластей.Существует несколько способов сушки фоторезиста. Конвективную сушку осуществляют в обычных термошкафах. При инфракрасной сушке удалениемолекул растворителя происходит в результате разогрева фоторезистивногослоя инфракрасным излучением.
Данный способ позволяет получать болеегладкую поверхность фоторезистивного слоя. Вместо инфракрасного излучениячасто используют СВЧ-излучение.После сушки фоторезиста проводят его экспонирование. Здесь следуетотметить, что, начиная со второй операции фотолитографии (со второго фотошаблона), необходимо строго определенным образом совмещать рисунок фотошаблона с рисунком на подложке, полученным в результате предыдущейоперации фотолитографии.
Это делается с помощью специальных реперныхзнаков, имеющихся на фотошаблоне. После каждой операции фотолитографииреперные знаки переносятся на пластину. При каждой последующей операцииреперные знаки, имеющиеся на используемом в данный момент фотошаблоне,совмещаются с реперными знаками на пластине. В настоящее время используют визуальный (с помощью микроскопа) и автоматизированный фотоэлектрический способы совмещения.Операцию экспонирования проводят для того, чтобы в фоторезисте произошли фотохимические реакции, которые изменяют исходные свойства фоторезиста. В качестве источника ультрафиолетового излучения обычно используют ртутные лампы. Очень важно обеспечить параллельность светового пучка,для чего используют конденсорные линзы.Различают контактный и бесконтактный (проекционный) способы фотолитографии. При контактном способе фотошаблон и пластина с нанесеннымфоторезистом соприкасаются.
Реальная поверхность пластины не является абсолютно ровной, поэтому между ней и фотошаблоном существуют микрозазоры, толщина которых по поверхности изменяется случайным образом. Наличие52зазора приводит к тому, что размеры и форма элементов искажаются из-за расходимости светового пучка. Этому же способствует дифракция света на краяхэлементов, рассеяние света в толще фоторезиста и многократное отражение отконтактирующих поверхностей, приводящее к тому, что свет заходит в областьгеометрической тени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
