химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

яющим точно и быстро определять местонахождение, геометрические размеры и плотность сквозных отверстий в пленках, является электрографический метод. Этот метод позволяет обнаружить сквозные отверстия диаметром до 0,1 мкм.

Методика проведения контроля пористости пленок состоит в наложении на поверхность пластины с пленкой фотобумаги, предварительно, смоченной в 3—4%-ном водном растворе гидрохинона. К пластине с фотобумагой прижимают два металлических диска-электрода, через которые пропускают электрический ток. Так

134

как фотобумага, смоченная в растворе гидрохинона, является проводящей, то ток через нее будет проходить лишь в тех локальных местах, где имеются сквозные отверстия в пленке. Электрический ток, протекающий через поры в пленке, действует на эмульсию фотобумаги подобно световому потоку, образуя изображение в виде черных точек и островков.

Количество и размеры дефектов пленки определяют визуально под микроскопом.

Контроль качества дефектов на границе раздела кремний — защитная пленка. Для осуществления этого вида контроля изготовляют так называемые МДП-структуры (металл — диэлектрик-— полупроводник). На поверхность защитной диэлектрической пленки осаждают слой металла.

На таких МДП-структурах измеряют вольт-фарадные характеристики. По сдвигу между теоретической и экспериментальной вольт-фарадной характеристиками можно непосредственно определить эффективную плотность поверхностных состояний, в которую входят плотность поверхностных состояний на границе полупроводник— защитная пленка и заряд в пленке.

Глава 8

ФОТОЛИТОГРАФИЯ

§ 8.1. Фотолитография — основа планарной технологии

Под фотолитографией понимают процесс образования на поверхности подложки с помощью светочувствительных материалов локальных защитных участков пленки (микроизображение), рельеф которых повторяет рисунок топологии прибора или схемы, и последующего переноса этого микроизображения на подложку.

Фотолитография является основным технологическим процессом при производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Сущность процесса фотолитографии заключается в следующем. На поверхность специально обработанной пластины (подложки) наносят тонкий слой светочувствительного материала — фоторезиста. После высыхания фоторезиста на исходной подложке образуется прочная пленка. Облучение этой пленки фоторезиста через прижатый к ней фотошаблон (контактная печать) актиничным светом приводит к изменению ее свойств. Проявление и полимеризация пленки фоторезиста позволяют получить в ней рельеф нужного рисунка, т. е. открытые (свободные от пленки фоторезиста) и закрытые (наличие пленки фоторезиста) участки пленки. Образовавшийся в пленке фоторезиста рельеф определенного рисунка переносят на подложку.

Образующиеся в пленке фоторезиста «окна» позволяют проводить ряд важнейших технологических операций: локальное травление подложки с целью удаления слоя полупроводникового ма-

138

териала и создания мезаструктур, удаление защитных диэлектрических слоев S1O2 и S13N4 с целью вскрытия «окон» под диффузию, а также вытравливание металлических слоев с целью создания омических контактов и токоведущих дорожек сложной геометрической формы.

Фотолитография является одним из основных процессов в общем цикле изготовления широкого класса полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Этот процесс стоит в одном ряду с такими процессами, как диффузия и ионное легирование, эпитаксия и окисление, вакуумно-термическое испарение и химическая обработка.

Преимуществами процесса фотолитографии являются универсальность, массовость, технологичность, возможность автоматизации. С помощью фотолитографии на одной подложке можно получить большое число элементов будущих приборов и микросхем, чнто позволяет проводить групповую обработку подложек по заранее выбранному технологическому маршруту.

Процесс фотолитографии известен давно. Он широко используется в полиграфическом производстве. Однако в технологии изготовления полупроводниковых приборов и интегральных микросхем он получил свое особое, более глубокое развитие. С помощью фотолитографии в полупроводниковой технологии произошел качественный переход от производства печатных плат с размером элементов в несколько миллиметров до сверхбольших интегральных микросхем с размерами отдельных элементов менее 1 мкм.

Фотолитография развивается в двух направлениях: постоянное совершенствование высокоточного оборудования и технологических процессов с целью стабильного воспроизводства формы и размеров рисунка и разработка новых приемов, позволяющих расширить предельные возможности процесса создания рисунка на подложке.

Фотолитография является сложным комплексным технологическим процессом, включающим в себя механические, оптические, физические, физико-химические и химические процессы. К ним относятся: выбор исходного светочувствительного материала (фоторезиста), его очистка и обработка; подготовка подложек (химико-динамическая очистка); формирование светочувствительных пленок на поверхности подложки; операция термообработки, экспонирования, проявления, химического травления и т. д.

§ 8.2. Фоторезисты

Фоторезистами называют светочувствительные вещества, изменяющие свои свойства, прежде всего растворимость, под действием актиничного* света и устойчивые к кислотным и щелочным тра-вителям.

* Под актииичиым светом понимают световое излучение, воздействующее на фоторезист, вызывающее протекание фотохимических реакций и изменение растворимости облученных участков фоторезиста.

136

Основным назначением фоторезистов является создание на поверхности полупроводниковой пластины или какой-либо другой подложки тонкой защитной пленки с требуемой конфигурацией рисунка. Рельеф рисунка в защитной пленке фоторезиста получается в результате светового воздействия на отдельные участки пленки и дифференцированной растворимости освещенных и неосвещенных участков. После проявления облученной пленки фоторезиста часть ее (нужный рисунок) остается на подложке и служит защитной маской при последующих технологических операциях, а другая часть удаляется.

Фоторезисты являются сложными мономерными или полимерными композициями органических веществ. Защитные свойства фоторезистивных пленок, образуемых мономерными светочувствительными соединениями, как правило, невысоки, и для фотолитографии мономеры используются в качестве добавок к полимерной основе.

Процессы, происходящие в фоторезистах под действием света, подчиняются основным фотохимическим законам: 1) фотохимически активными являются только те световые лучи, которые поглощаются при реакции взаимодействия света с фоторезистом; 2) химическое действие света прямо пропорционально произведению интенсивности света на время его воздействия; 3) каждому поглощенному кванту света соответствует одна прореагировавшая молекула.

Поэтому для характеристики фотохимического процесса, происходящего в фоторезисте, пользуются понятием квантового выхода, т. е. отношения числа прореагировавших молекул к числу поглощенных квантов света.

Чтобы в фоторезисте протекала фотохимическая реакция, необходимо иметь энергию фотонов, достаточную для разрыва или перестройки между атомами.

Квантовый выход, скорость фотохимических реакций и их управляемость во многом определяются спектральным составом и интенсивностью падающего света и зависят от химического строения облучаемых веществ. Для управления спектральной чувствительностью в состав фоторезистов вводят специальные вещества — сенсибилизаторы, которые сдвигают максимум поглощения в нужную область спектра.

Фотохимические реакции, происходящие в фоторезистах при поглощении световой энергии, отличаются сложностью и многообразием. Различие фотохимических превращений молекул вещества определяется химическим строением вещества и условиями облучения.

Существуют следующие типы фотохимических реакций: фотораспад, фотоперегруппировка, фотоприсоединение, фотоперенос, фотовосстановление и фотосенсибилизация.

Фотораспад представляет собой разложение возбужденной светом молекулы на активные части. В зависимости от природы молекулы вещества различают фотодиссоциацию, т. е. распад

137

молекулы на нейтральные частицы — свободные радикалы, и фотоионизацию, т. е. распад исходной молекулы на ионы.

Фотоперегруппировка представляет собой новое расположение (перегруппировку) атомов в скелете молекулы под действием света. Возможны два вида перегруппировки атомов: фотоизомеризация, т. е. поворот одной группы атомов по отношению к другой, и фототаумеризация, т. е. перемещение отдельных атомов из одной части скелета молекулы в другую.

Фотоприсоединение представляет собой присоединение к возбужденной молекуле другой молекулы. Имеют место четыре вида фотоприсоединения: фотодимеризация, т. е. образование из двух молекул исходного вещества нового состояния — димера; фотоконденсация, т. е. образование новых связей в структуре молекулы; фотогидролиз, т. е. процесс взаимодействия молекулы с водой; фотоокисление, т. е. процесс присоединения к возбужденной молекуле молекулы кислорода.

Фотоперенос представляет собой отрыв электрона у молекулы, поглотившей квант света.

Фотовосстановление может происходить с некоторыми веществами в присутствии соединений, легко отдающих атомы водорода.

Фотосенсибилизация представляет собой передачу энергии возбуждения от одной молекулы к другой или от одной части молекулы к другой.

Во многих случаях фотохимические реакции протекают одновременно. Энергия, необходимая для возбуждения молекулы, и, следовательно, характер спектра поглощения вещества зависят от его строения. Многие полимерные вещества, из которых изготовляют фоторезисты, содержат функциональные группы, поглощающие свет в ультрафиолетовой (УФ) области спектра. Так, карбонильная группа углерод — кислород имеет наибольшее поглощение в области 270—360 нм, а группа углерод — углерод — в диапазоне длин волн 220—240 нм.

Собственная светочувствительность полимера может быть изменена в широких пределах при введении в него специальных добавок— стабилизаторов или сен

страница 33
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87

Скачать книгу "Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем" (3.82Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
о признании факта о небриобретшими права пользования жилым помещением
комплект акустики 5 1 для квартиры
купить fissler терки
v.pbrk gfhnbpfycrfz

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(04.12.2016)