Реферати українською » Коммуникации и связь » Літографія та контактна фотолітографія. Позитивні та негативні фоторезистори


Реферат Літографія та контактна фотолітографія. Позитивні та негативні фоторезистори

БІЛОРУСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІНФОРМАТИКИ ІРАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

кафедраЭТТ

>РЕФЕРАТ на задану тему:

«>Литография і контактна фотолітографія. Позитивні й негативніфоторезистори»

МІНСЬК, 2008


>Литография — це процес створення вактиночувствительном шарі, заподіяну на поверхню підкладок, рельєфного малюнка, який повторює топологію напівпровідникових приладів чи ІМС, і наступного перенесення цього малюнка на підкладки.

>Актиночувствительним називається шар, який змінює свої властивості (розчинність, хімічну стійкість) під впливомактиничного випромінювання (наприклад, ультрафіолетового світла чи потоку електронів).

>Литографические процеси дозволяють!

отримувати лежить на поверхні окислених напівпровідникових підкладок позбавлені шару оксиду області, що задають конфігурацію напівпровідникових приладів та -моментів ІМС, у яких проводиться локальна дифузія домішок до створенняp-n-переходов;

формуватимежсоединения елементів ІМС;

створювати технологічні маски зрезистов, щоб забезпечити виборче маскування при іонномулегировании.

Широке застосування літографії зумовлюється такими достоїнствами: високоївоспроизводимостью результатів і гнучкістю технології, що дозволяє легко переходити від однієї топології структур в іншу зміною шаблонів; високої роздільну здатністьактиничнихрезистов; універсальністю процесів, які забезпечують їх застосування найрізноманітніших цілей (травлення, легування, осадження); високої продуктивністю, зумовленої груповими методами обробки.

Процес літографії і двох основних стадій:

формування необхідного малюнка елементів в шаріактиночувствительного речовини (>резиста) йогоеспонированием і проявом;

травлення нижчого технологічного шару (>диелектрика, металу) через сформовану топологічну маску чи прямого використання шарурезиста як топологічної маски при іонномулегировании.

Як діелектричних верств зазвичай служать плівки діоксидуSiO2 і нітриду Si3N4 кремнію, амежсоединений — плівки деяких металів. Усі плівки називають технологічним шаром.

Залежно від довжини хвилі використовуваного випромінювання застосовують такі методи літографії:

>фотолитографию (довжина хвиліактиничного ультрафіолетового проміння л =250 … 440 нм);

>рентгенолитографию (довжина хвилі рентгенівського випромінювання л =0,5 … 2 нм);

>електронолитографию (потік електронів, мають енергію 10 - 100КеВ чи довжину хвилі л = 0,05 нм);

>ионолитографию (довжина хвилі випромінювання іонів л = 0,05 … 0,1 нм).

Залежно від способу перенесення зображення методи літографії може бути контактними іпроекционними, і навіть безпосередньої генерації всього зображення чи мультиплікації одиничного зображення. Натомість, проекційні методи може бути без зміни масштабу стерпного зображення (>Ml : 1) і із зменшенням його масштабу (М 10 :1;М 5 :1).Классификация методів літографії приведено малюнку 1.

Залежно від типу використовуваного р е із і з та (негативний чи позитивний) методи літографії характером перенесення зображення діляться на негативні і позитивні (Малюнок 2).

>Литография є прецизійним процесом, тобто. точність створюваних малюнків елементів маєш бути у межах часткою мікрометра (0,3 - 0,5мкм). З іншого боку, різні методи літографії мають забезпечувати отримання зображень необхідних розмірів будь-який геометричній складності, високу відтворюваність зображень не більше напівпровідникових кристалів і з робочому полю підкладок, і навіть низький рівень дефектності шару сформованих масок. У іншому разі значно знижується вихід придатних виробів.

На виконання цих вимог необхідні:

застосування машинних методів проектування й автоматизації процесів виготовлення шаблонів;

підвищення відтворення розмірів елементів, точності поєднання й використаннянизкодефектних методів формування масок;

Малюнок 1. Класифікація методів літографії

Малюнок 2. Формування рельєфу зображення елементів (а - в) під час використання негативного (7) і позитивного (II)фоторезистов: 1 - ультрафіолетове випромінювання, 2, 3 - склянийфотошаблон і нанесена нею маска, 4 - шарфоторезиста на кремнієвої підкладці, 5 — технологічний шар на формування рельєфу малюнка, 6 - кремнієва підкладка

впровадження оптико-механічного, хімічного і контрольного устаткування, забезпечує створення малюнків елементів із наперед заданими влучністю і роздільну здатність;

застосування нових технологічних процесів генерації й переносу зображення з допомогою контактних, проекційних методівфотолитографии, голографії,електроннолучевой і лазерної технології;

розробка технологічних процесів прямого отримання малюнка елементів мікросхем, минаючи застосування захисних покриттів, розвитокелионних процесів.

>Литографические процеси безупинно вдосконалюються: зросте їхняпрецизионность і що дозволяє здатність, знижується рівень дефектності і збільшується продуктивність.


2 Контактна фотолітографія

 

Фотолітографія — це складний технологічний процес, заснований на використанні необоротних фотохімічних явищ, які у заподіяну на підкладки шаріфоторезиста за його обробці ультрафіолетовим випромінюванням через маску (>фотошаблон).

Технологічний процесфотолитографии можна розділити втричі стадії:

формуванняфоторезистивного шару (обробка підкладок їхнього очищення підвищенняадгезионной здібності, нанесенняфоторезиста та її сушіння);

формування захисного рельєфу в шаріфоторезиста (суміщення, експонування, прояв і сушіння шаруфоторезиста, тобто. йогозадубливание);

створення рельєфного зображення на підкладці (травлення технологічного шару — плівкиSiO2, Si3N4, металу, видалення шаруфоторезиста, контроль).

Послідовність виконання основних операцій прифотолитографии показано малюнку 3.

Поверхня підкладок попередньо очищають, щоб забезпечувати їхню високусмачиваемость і адгезіюфоторезиста, і навіть виключити сторонні інгредієнти. Потім на підкладки тонким шаром завдають шарфоторезиста (світлочутливу полімерну композицію) і сушать її видалення розчинника.

Поєднанняфотошаблона з підкладкою і експонування виконують в одній установці. Мета операції суміщення — збіг малюнкафотошаблона з нанесеним на попередньої операції у підкладку малюнком. Далі шарфоторезиста експонують — піддають впливу ультрафіолетового

Малюнок 3. Послідовність виконання основних операцій прифотолитографии

випромінювання черезфотошаблон. Внаслідок цього малюнок зфотошаблона переноситься на шарфоторезиста.

При прояві шаруфоторезиста окремі його ділянки вимиваються і підкладці під час використання позитивногофоторезиста залишаютьсянеекспонированние (>незасвеченние) ділянки, і якщо застосовувався негативнийфоторезист, то експонований. Потім шарфоторезистатермообрабативают за підвищеної температурі, тобто.задубливают, унаслідок чого відбувається його часткова полімеризація і підвищується стійкість дотравителю.

Закінчується процесфотолитографиитравлением незахищенихфоторезистом ділянок підкладки, створенням рельєфного малюнка на технологічному прошарку й видаленням залишківфоторезиста. Отже, шарфоторезиста служить передачі малюнка зфотошаблона на технологічний шар.


>ПОЗИТИВНЫЕ І НЕГАТИВНІФОТОРЕЗИСТЫ

>Фоторезисти — це світлочутливі матеріали з мінливих по дією світла розчинність, стійкі до впливутравителей і застосовувані для перенесення зображення на підкладку.

>Фоторезисти ємногокомпонентнимимономерно-полимерними матеріалами, до складу яких входять: світлочутливі (>поливинилциннамати — в негативніфоторезисти інафтохинондиазиди - в позитивні) іпленкообразующие (найчастіше це різніфенолформальдегид-ние смоли,резольние іноволачние смоли) речовини, і навіть розчинники (>кетони, ароматні вуглеводні, спирти,диоксан,циклогексан,диметилформамид та інших.).

У процесіфотолитографиифоторезисти виконують дві функції: з одного боку, будучисветочувствительними матеріалами, вказують створювати рельєф малюнка елементів, з другого, володіючирезистивними властивостями, захищають технологічний шар при травленні.

Як зазначалося, рельєф утворюється внаслідок того, то під впливомактиничного випромінювання, падаючого черезфотошаблон визначені ділянки шаруфоторезиста, вона змінює свої перші властивості. Більшістьфоторезистовактиничним є ультрафіолетове випромінювання..

У основі створення рельєфу в плівці негативнихфоторезистов лежить використанняфотохимической реакціїфотоприсоединения -фотополимеризацш, а плівці позитивнихфоторезистов - реакціїфоторазложения -фотолиза.

Прифотополимеризации відбувається поперечнасшивк; молекул полімеру, у результаті вони укрупнюються. Поїв* експонування під впливомактиничного випромінювання змінюється структура молекул полімеру, вони стають тривимірними та його хімічна стійкість збільшується.

Прифотолизе вфоторезисте під впливомактиничного випромінювання у молекул полімеру відбувається обрив слабких зв'язків, й утворяться молекули менше складною структури. Отже, фотоліз є процесом, протилежнихфотополимеризации.Получающийся внаслідок фотоліз, полімер має зниженою хімічної стійкістю.

Багато полімерні речовини, у тому числі виготовляю:фоторезисти, містять функціональні групи, які поглинають світ у ультрафіолетової області спектра. Власна світлочутливість полімеру під час введення до нього спеціальні добавок — стабілізаторів і сенсибілізатори* може змінюватися в межах. Одна й та добавка щодо різноманітних полімерів може й стабілізатором ісенсибилизатором. Пояснюється це тим, що ефект дії добавок визначається їм хімічний склад, а й енергетичним взаємодією з вихідним полімером.

Залежно від характеру які протікають вфоторезисте фотохімічних реакцій й тинфоторезиста — позитивний чи негативний.

Негативніфоторезисти під впливомактиничного випромінювання утворюють захищені ділянки рельєфу. Після термообробки -задубливания - внаслідок реакціїфотополимеризации освітлені приекспонировании дільниці розчиняються в проявнику і є лежить на поверхні підкладки. У цьому рельєф є негативне зображення елементівфотошаблона.

Як негативнихфоторезистов застосовують склади з урахуванням складного ефіруполивинилового спирту

ікоричной кислоти З6М5—СП =СН—СООН . Ці склади називаютьполивинилциннаматами (>ПВЦ) та його формула має вигляд R1 — [>O — R2]n , де R1 —макромолекулаполивинилового спирту, яка містить дуже багато атомів; R2 - світлочутливіциннамоильние групи, які становлять продуктикоричной кислоти.

МолекулиПВЦ є довгі спіралі, які з десятків тисяч атомів (молекулярна маса до 200 тис. од.). При поглинанні фотонів ультрафіолетового проміння внаслідокфотохимической реакціїфотополимеризации стався розрив слабкої подвійний зв'язку — З = З ->циннамоильной групи і які утворилися вільні зв'язку зшивають молекули полімеру в хімічно стійку тривимірну структуру.

Залежно від способів отримання й властивостей вихідних продуктівфоторезисти з урахуваннямПВЦ може бути різними характеристиками по світлочутливість, роздільної здатності,кислотостойкое та інших.

>Фоторезисти з урахуваннямПВЦ є білий порошок,растворяющийся в органічних розчинниках (сумішах толуолу зхлорбензолом, ацетатуетиленгликоля зметаксилолом та інших.).Проявителями тихфоторезистов служитьтрихлоретилен або його суміш зизопропиловим спиртом. Час прояви 0,5 — 1 хв.Фоторезисти з урахуваннямПВЦ мають задовільнукислотостойкость: де вони витримують впливу концентрованої плавикової кислоти, але стійкі дотравителям з гаком її змістом.

>Повишеннойкислотостойкостью мають негативніфоторезисти з урахуваннямизопропилового каучуку,циклокаучука та іншихкаучуков з різними добавками. Оскільки самі каучуки єсветочувствительними речовинами, у складіфоторезистов вводять світлочутливідиазосоединения — сенсибілізатори. Під впливом світла молекуладиазосоединения розкладається із утратою молекули азоту, створюючи нові речовини —нитрени, що у реакцію змакромолекулами каучуку. У результаті виходить стійка тривимірна структура.Растворителем для такихфоторезистов служить сумішксилола з толуолом, а роліпроявителей використовуються склади з урахуваннямксилола^ толуолу, уайт-спіриту.

Прикладами негативнихфоторезистов єФН-11,ФН-11К,ФН-4ТВ,ФН-ЗТ іФН-106.

Негативніфоторезисти чутливі до ультрафіолетового випромінювання буде в діапазоні довжин хвиль 260 - 320 нм. При додаванні стабілізаторів світлочутливість збільшується в 100 — 300 раз. Роздільна здатність негативнихфоторезистов 100 — 300лин/мм при товщині шару від 0,3 до 0,5мкм. Сучасні негативніфоторезисти забезпечують формуваннямикроизображений із шириною ліній 2 — 3мкм.

Позитивніфоторезисти, навпаки, передають одне одного малюнокфотошаблона, тобто. рельєф повторює конфігурацію його непрозорих елементів.Актиничное випромінювання так змінює властивості позитивногофоторезиста, що з обробці в проявнику експонований ділянки шару руйнуються і вимиваються. У позитивнихфоторезистах при висвітленні відбувається розпад молекул полімеру і зменшується їх хімічна стійкість.

Як позитивнихфоторезистов використовують сумішісульфоефировнафтохинондиазидов (>НХД) зфенолформаль-дегидними смолами (>новолачними чирезольними) в органічних розчинниках.Светочувствительной основою такогофоторезиста єНХД, а смола ж виконує функціюкислотостойкого полімеру. Приекспонировании внаслідок фотохімічних реакційфотолизагидрофобние похідніНХД руйнуються і стаютьгидрофильними, набираючи здатності розчинятися в слабких водних розчинах лугів, що є проявником для позитивнихфоторезистов.

Позитивніфоторезисти і режими їх опрацювання Та б л і ц а 1.

Марка Область застосування >Растворитель Режим нанесення, об./хв Товщина шару,мкм Режим сушіння, З >Проявитель
>ФП-383 Виробництво приладів, ІМС і напівпровідникових друкованих плат з допомогою контактного експонування іплазмохимического травлення >Диоксан 2500-3000 0,9-1,1 95-105

>2%-нийNa3>PO4

>ФП-РН-7 І це >ДМФА,МЦА 2500-3000 0,7-1,1 95-105 >0,5%-нийКОН
>ФП-РН-27В І це >ДМФА,МЦА 2500-3000 1,1-1,4 95-105 >0,6%-нийКОН
>ФП-051Ш Виробництво фотошаблонів контактноїфотолитографией >МЦА 2000-2500 0,8-1,0 90-95 >0,6%-нийКОН
>ФП-051Т Фотолітографія під час виготовлення БІС іСБИС з допомогою контактного експонування,жидкостного іплазмохимического травлення >МЦА 2000-2500 1,0-1,5 95-105 >0,6%-нийКОН
>ФП-051К І це >ЭЦА,ДМФА 2500-3000 2,1-2,5 95-105 >0,6%-нийКОН
>ФП-051 МК >Прецизионная фотолітографія під час виготовлення БІС іСБИС з допомогою проекційного експонування >ЭЦА,диглим 3500-4000 1,6-1,8 100-110

>0,6%-нийКОН

>ПП-051 До

>ФП-25 Виготовлення масок >Диоксан 1500-2000 6,0-8,0 90-100 >0,5%-нийКОН

>Растворителями позитивнихфоторезистов є спирти,кетони, ароматні вуглеводні,диоксан, ксилол чи його суміші.

Позитивніфоторезисти з урахуваннямНХД чутливі до ультрафіолетового випромінювання буде в діапазоні довжин хвиль 250 — 450 нм. Роздільна здатність їхня вища, ніж негативнихфоторезистов (500 — 600лин/мм при товщині шару 1мкм), що дозволяє формуватимикроизображения із шириною ліній 1—2мкм. Позитивніфоторезисти мають високоїкислотостойкостио; витримують дію концентрованих плавикової і азотної кислот.

Основні позитивніфоторезисти і режими їх опрацювання наведені у таблиці 1.


ЛІТЕРАТУРА

1.Черняев В.М. Технологія виробництва інтегральних мікросхем і мікропроцесорів. Підручник для вузів - М; Радіо і зв'язок, 2007 - 464 з: мул.

2. ТехнологіяСБИС. У 2 кн. Пер. зангл./Под ред.С.Зи,- М.: Світ, 2006.-786 з.

3.ГотраЗ.Ю. Технологія мікроелектронних пристроїв. Довідник. - М.: Радіо і зв'язок, 2001.-528 з.

4.Достанко О.П., Баранов В.В., Шаталов В.В.Пленочниетокопроводящие системиСБИС.-Мн.:Виш.шк., 2000.-238 з.


Схожі реферати:

Навігація