.

Литография при изготовлении микросхем

Литография является самым универсальным способом получения изображения элементов микросхемы на кристалле полупроводника и делится на три вида: оптическая, рентгеновская и электронная. В производстве полупроводниковых интегральных микросхем самый универсальный технологический процесс — это оптическая литография или фотолитография.По типу излучения литографию делят на:

  • оптическая длина волн от 200 до 450 нанометров (фотолитография)
  • рентгеновая  (0,4-1,5 нм)
  • ионо-лучевая  (0,05-1 нм)
  • электронная   (0,01нм)

Фотолитография бывает контактной и бесконтактной. 

Контактная фотолитография  Основным рабочим инструментом для фотолитографии является фотошаблон, а для формирования фоторезистивного слоя применяют фоторезист.

Фотошаблон – это плоскопараллельные пластины из материала, на котором напечатан рисунок виде непрозрачных и прозрачных для света определенной длины волны участков, образующих топологии одного из слоев структуры ИМС или группы ИМС многократно по повторению в пределах активного поля пластины. Фотошаблон может быть в виде негативного или позитивного изображения оригинала. Получение пластин: 1- эталон, 2- промежуточный, 3- рабочий шаблон

Эталон - это 1 фотошаблон в процессе изготовления с полным набором изготовителя структуры, из которой получают промежуточные или рабочие копии фотошаблона. Рабочие фотошаблоны могут быть 2 типов: - эмульсионный, позволяет проводить более 20 операций контактной печати и металлической пленкой хрома рассчитана по 3000 операций.

Фоторезисты – разновидность фотоэмульсии, чувствительной к ультрафиолетовому свету. Фоторезисты бывают позитивными и негативными.

Критериями оценки фоторезиста являются:

  • - чувствительность
  • - разрешающая способность
  • - устойчивость к воздействию агрессивной среды
  • - адгезия к подложке

Светочувствительность S – это величина обратная поглощению световой энергии необходимой для определенного измерения свойств фоторезиста. Основной выбора критерия фоточувствительности – это образование участков с высокими защитными свойствами.  

  • для негативного фоторезиста – задубливание или полимеризация в экспонированных областях резиста на определенной толщине, достаточной для эффективной защиты от воздушных отравителей.
  •  для позитивного фоторезиста – критерием чувствительности является полнота разрушения ультрафиолетовым светом пленки фоторезиста в областях подложки.

Разрешенная сопротивляемость – это число четко размеченных линий (штрихов), одинаковой ширины l, расположенных параллельно с зазором, равным ширине штриха l, который фоторезист позволяет создать на 1мм длины. Разрешающая способность увеличивается с уменьшением толщины пленки резиста, но минимальная толщина пленки ограничена возможностью прокола и нарушением устойчивости воздействия агрессивной среды. Устойчивость к воздействию агрессивной среды – трудно определить количественно. В частном случае может обозначать величину параллельную времени нахождения пленки фоторезиста в стандартном травителе или время проникновения травителя сквозь поры пленки фоторезиста на подложке. Адгезия фоторезиста к подложке определяет стойкость пленки к внешним воздействиям и зависит от химического состояния и строения фоторезиста, а также от состояния поверхности исходной подложки и режимов формирования пленки фоторезиста на подложке.

Фотолитография может производиться бесконтактным и контактным способами. Бесконтактная фотолитография по сравнению с контактной дает более высокую степень интеграции более высокие требования к фотообо-рудованию. Процесс получения рисунка микросхемы фотолитографическим способом сопровождается рядом контрольных операций, предусмотренных соответствующими картами технологического контроля.

Рентгеновская литография позволяет получить более высокую разрешающую способность (большую степень интеграции), так как длина волны рентгеновских лучей короче, чем световых. иднако рентгенолитография требует более сложного технологического оборудования.

Электронная литография (электронно-лучевое экспонирование) выполняется в специальных вакуумных установках и позволяют получить высокое качество рисунка микросхемы. Этот вид литографии легко автоматизируется и имеет ряд преимуществ при получении больших интегральных микросхем с большим (более 105) числом элементов.