Cтепаненко - Основы микроэлектроники (989594), страница 34

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 34)

минимальных размеров в создаваемом рисунке маски. Из-за дифракции света минимальный размер изображения на кристалле (при длине волны ультрафиолетового источника засветки фотошаблона О,б-0,2 мкм) не может быть с допустимой точностью +10% менее 1,0-0,4 мкм. Между тем уже в настоящее время при создании больших и сверхбольших ИС такие размеры элементов оказываются недостаточно малыми.

Наиболее очевидный путь для повышения разрешающей способности литографии — использование при экспозиции более коротковолновых излучений, например, мягкого рентгеновского (с длинами волн 1 — 2 нм). Одной из наиболее трудноразрешимых проблем рентгенолитографии является создание рентгеношаблонов с масштабом М1:1 и рентгенорезистов. Другой тяжелой задачей является поиск адекватных методов совмещения шаблонов. За последние годы разработаны методы электронной лито графии.

Их сущность состоит в том, что сфокусированный пучок электронов сканируют (т.е. перемещают «построчно») по поверхности пластины, покрытой резистом, и управляют интенсивностью пучка в соответствии с заданной программой. В тех точках, которые должны быть «засвечены», ток пучка максимален, а в тех, которые должны быть «затемнены», — минимален или равен нулю. Диаметр пучка электронов находится в прямой зависимости от тока в пучке: чем меньше диаметр, тем меньше ток. Однако с уменьшением тока растет время экспозиции. Поэтому повышение разрешающей способности (уменьшение диаметра пучка) сопровождается увеличением длительности процесса.

Одна из разновидностей электронной литографии основана на отказе от резисторных масок и предусматривает воздействие электронного пучка непосредственно на окисный слой В(01. Оказывается„что в местах «засветки» этот слой в дальнейшем травится в несколько раз быстрее, чем в «затемненных» участках. Что касается проблемы совмещения рисунков, то ее стараются решать путем саэ«осовэ«ещекия.

Этот принцип можно охаРактеризовать как использование ранее полученных структурных элементов в качестве масок для получения последующих 192 Глава 6. технологические основы мнкроалектроинки элементов. Примерами могут служить изопланарная технология (рис. 7.10) и технология МОП-транзисторов с самосовмещенным затвором (рис.

7.30 и 7.31). Реальный прогресс и ближайшие перспективы промышленных методов литографии показаны на рис. 6.14. 1„„„,мкм 1,8 1,0 о,т о,ь О,8Ь 0,18 оль оло О,О1 1988 1988 1989 1992 1998 1998 2001 2004 2007 2010 Г,годы Рнс. 6.14. Прогресс н перспективы промыпглениых методов литографии.

1 — оптическая литография с длиной волны 365 нм, 248 нм н 193 нм. П вЂ” рентгенолитография или прямое получение рисунка с помощью электронного луча. П1 — алектронно-лучевая проекционная литография. и — количество логических елемевтов микроироцессора на 1 см' кристалла БИС Если считать, что темпы развития микроэлектроники до 2010 г. не изменятся, то каждые три года, по-прежнему, минимальный размер элементов будет уменьшаться с коэффициентом 0,7. Для достижения таких разрешений, естественно, понадобятся и новые маскирующие материалы (резисты), и новые производительные установки экспонирования, и новые, интегрированные технологические процессы, отличающиеся от современных повышенными экологическими требованиями.

На рис. 6.14 показаны наиболее вероятные методы, уже апробированные в научных лабораториях, которые могут обеспечить требуемые разрешения на пластинах кремния диаметром до 300 мм. При этом еще одной сложнейшей проблемой, решение которой предстоит найти, является поиск экономичных методов совмещения и контроля жестких допусков на совмещение. З.З.

Нанесение тонких пленок 6.8. Нанесение тонких пленок Тонкие пленки не только являются основой тонкопленочных ГИС, но широко используются и в полупроводниковых интегральных схемах. Поэтому методы получения тонких пленок относятся к общим вопросам технологии микроэлектроники. Существуют три основных метода нанесения тонких пленок на подложку и друг на друга: термическое (вакуумное) напы ление„ионна-плазменное напыление и электрохимическое осаждение. Ионна-плазменное напыление имеет две разновидности: катодное напыление и собственно ионна-плазменное. Термическое (вакуумное) напыление. Схема этого метода показана на рис. 6.15. Металлический или стеклянный колпак 1 расположен на опорной плите 2.

Между ними находится прокладка 3, обеспечивающая поддержание вакуума после откачки подколпачного пространства. Подложка 4, на которую проводится напыление, закреплена на держателе 5. К держателю примыкает нагреватель 6 (напы- э ление проводится на нагретую подложку). Испаритель 7 вклю- 3 чает в себя нагреватель и источ- г ник напыляемого вещества. Поворотная заслонка 8 перекрывает 7 поток паров от испарителя к подложке: напыление длится в тече- з ние времени, когда заслонка открыта. Нагреватель обычно представ- Рис.

6.15. Схема устаноаки терляет собой нить или спираль из мнческого напылени мнческого напыления тугоплавкого металла (вольфрам, молибден и др.), через которую пропускается достаточно большой ток. Источник напыляемого вещества связывается с нагревателем по-разному: в виде скобок («гусариков«), навешиваемых на нить накала'„в виде небольших стержней, охватываемых спиралью, в виде порошка, засыпанного в тигель, нагреваемый спиралью, и т.п. Вместо нитей накала в последнее время используют нагрев с помощью электронного луча или луча лазера. Ь 3423 194 Глава 6. Телвологвческие осколы мвкроолектроиики На подложке создаются наиболее благоприятные условия для конденсации паров, хотя частично конденсация происходит и на стенках колпака. Слишком низкая температура подложки препятствует равномерному распределению адсорбируемых атомов: они группируются в «островки» разной толщины, часто не связанные друг с другом.

Наоборот, слишком высокая температура подложки приводит к отрыву только что осевших атомов, к их «реиспарению». Поэтому для получения качественной пленки температура подложки должна лежать в некоторых оптимальных пределах (обычно 200-400 'С). Скорость роста пленок в зависимости от ряда факторов (температура нагревателя, температура подложки, расстояние от испарителя до подложки, тип напыляемого материала и др.) лежит в пределах от десятых долей до десятков нанометров в секунду. Прочность связи — сцепления пленки с подложкой или другой пленкой — называется адгезией.

Некоторые распространенные материалы (например, золото) имеют плохую адгезию с типичными подложками, в том числе с кремнием. В таких случаях на подложку сначала наносят так называемый иодслой, характерный хорошей адгезией, а затем на него напыляют основной материал, у которого адгезия с подслоем тоже хорошая. Например, для золота подслоем могут быть никель или титан. Для того чтобы атомы газа, летящие от испарителя к подложке, испытывали минимальное количество столкновений с атомами остаточного газа и тем самым минимальное рассеяние, в подколпачном пространстве нужно обеспечивать достаточно высокий вакуум.

Критерием необходимого вакуума может служить условие, чтобы средняя длина свободного пробега атомов в несколько раз превышала расстояние между испарителем и подложкой. Однако этого условия часто недостаточно, так как любое количество остаточного газа чревато загрязнением напыляемой пленки и изменением ее свойств. Поэтому в принципе вакуум в установках термического напыления должен быть как можно более высоким. В настоящее время вакуум ниже 10 з мм рт. ст. считается неприемлемым, а в ряде первоклассных напылительных установок он доведен до 10 ы мм рт. ст. Главными достоинствами рассмотренного метода являются его простота и возможность получения исключительно чистых пленок (при высоком вакууме). Однако у него есть и серьезные 6.8.

Наиеееиие тонких пленок 196 недостатки: трудность напыления тугоплавких материалов и трудность (а иногда невозможность) воспроизведения на подложке химического состава испаряемого вещества. Последнее объясняется тем, что при высокой температуре химические соединения диссоциируют, а их составляющие конденсируются на подложке раздельно. Естественно, имеется вероятность того, что новая комбинация атомов на подложке не будет соответствовать структуре исходной молекулы. Катодное напыление.

Схема этого метода показана на рис. 6.16. Здесь большинство компонентов те же, что и на рнс. 6.15. Однако отсутствует испаритель: его место по расположению (и по функции) занимает катод 6, который либо состоит из напыляемого Б вещества, либо электрически контактирует с ним. Роль анода выполняет подложка вместе с держателем. 6 Подколпачное пространство сначала откачивают до 10 з — 10 е мм рт. ст., а затем в него через штуцер 8 3 вводят некоторое количество очи- 2 щенного нейтрального газа (чаще всего аргона), так что создается дав- Рис.

Характеристики

Список файлов книги