химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

сибилизаторов.

Световое излучение, падающее на пленку фоторезиста, создает в ней активные центры, активизировавшиеся в результате поглощения энергии света молекулой фоторезиста. Активизация молекул может быть прямой и сенсибилизированной.

В первом случае поглотившие световое излучение молекулы непосредственно вступают в реакцию, например диссоциируют на атомы (фотораспад) или объединяются с другими молекулами (фотоприсоединение), а во втором случае эти молекулы в реакции не участвуют, но передают свою энергию другим молекулам, в обычном состоянии к реакции не способным (фотосенсибилизация). Когда молекула поглощает свет, она выходит из состояния термодинамического равновесия с окружающей средой и теряет энергию при столкновении с другими молекулами, вызывая химические реакции.

138

Необходимо отметить, что эффект действия добавок при введении их в полимерную основу фоторезиста определяется не только химическим строением вещества добавки, но и энергетическим взаимодействием добавки с исходным полимером.

Одна и та же добавка для различных полимеров может служить и стабилизатором и сенсибилизатором фотохимических процессов. Так, добавление органических соединений к полимерам, которые, поглощая свет, возбуждаются и передают энергию возбуждения на реакционноспособные молекулы полимера, вызывает фотосенсибилизированную химическую реакцию, причем сам сенсибилизатор (добавка) в ходе фотохимических превращений полимера остается без изменения.

В зависимости от характера протекающих в фоторезистах фотохимических реакций их подразделяют на две основные группы: негативные и позитивные.

Негативные фоторезисты под действием света образуют нерастворимые участки пленки на поверхности подложки за счет фотополимеризации или фотоконденсации и после проявления остаются на ее поверхности.

Рисунок (рельеф) фоторезиста, оставшегося на поверхности подложки, представляет собой негативное изображение оригинала (фотошаблона), через которое проводилось экспонирование фоторезиста.

Позитивный фоторезист, наоборот, под действием света образует растворимые участки за счет фотораспада, которые обычно после проявления удаляются с поверхности подложки. Оставшийся на поверхности слой фоторезиста в точности повторяет рисунок оригинала, через который проводилось экспонирование фоторезиста.

В качестве негативного фоторезиста в полупроводниковой технологии применяют состав на основе сложного эфира поливинилового спирта и коричной кислоты — поливинилциннамат. Эти вещества имеют общую формулу Ri—[О—R2]n, где Ri— макромолекула поливинилового спирта, содержащая большое количество атомов, от углеводородной основы которой отходят светочувствительные циннамоильные группы R2.

При поглощении фотонов в негативных фоторезистах двойная связь углерод — углерод циннамоильной группы разрывается, а возникающие при ее разрыве свободные связи приводят к образованию мостиков, сшивающих отдельные молекулы полимера в химически стойкую трехмерную структуру.

Наряду с поливинилциннаматом в качестве негативного фоторезиста используют циклокаучук с различными добавками. Сам циклокаучук не является светочувствительным материалом, поэтому для повышения его чувствительности к свету в него вводят различные органические азиды (алкилазиды, алкеназиды, арила-зиды, бисазиды и др.).

Под действием света азиды разлагаются с потерей молекулы азота, образуя новые вещества — нитрены, которые вступают в

139

реакцию с макромолекулами каучука, в результате образуется стойкая трехмерная структура.

В качестве позитивных фоторезистов наибольшее применение нашли составы на основе новолака и светочувствительного нафто-хинондиазида. Их особенность заключается в том, что под действием света происходит отщепление азота от нафтохинондиазидной группы и в результате химической реакции происходит образование инденкарбоновой кислоты. Гидрофобные производные нафто-хинондиазида после фотохимических превращений становятся гидрофильными, т. е. приобретают способность растворяться в слабых водных растворах щелочей. Таким образом, при проявлении проэкспонированной пленки фоторезиста карбоксильная группа, получающаяся при разложении кислоты, реагирует с проявителем с образованием легко растворимых в воде солей. Это приводит к тому, что проэкспонированные участки пленки фоторезиста вымываются (удаляются с поверхности подложки), а неэкспонированные остаются на поверхности подложки.

В полупроводниковой технологии широкое применение нашел состав позитивного фоторезиста на основе 1,2-нафтохинондиазид-(2)-5-сульфоэфира новолака, в который вводят различные добавки.

Растворителями' позитивного фоторезиста служат спирты, ке-тоны, ароматические углеводороды, диоксан, ксилол и др. Рекомендуется использовать смеси из нескольких растворителей с различными значениями упругости паров, что значительно улуч-

Та блица 8.1

-?- Кислото-

Разреша- проиицае- Стойкость

Марка Тип Цвет Вязкость, ющая способность, линий/мм мость фоторезиста фоторезиста фоторезиста мПа-с по плотности дефектов, мм2 в проявителе, с

ФП-307 Позитивный Оранжевый 60 500 0,35 90

ФП-309 » Красно-коричневый 60 400 •0,5 —

ФП-330 » Оранжевый 59 400 0,75 60

•ФП-333 » То же 28 500 0,2 180

ФП-334 » Коричневый 45 400 0,2 600

•ФП-383 » Оранжевый 59 400 0,5 60

ФГМ17 » Темно-корнч-невый 230 600 0,2 —

¦ФП-626 » Оранжевый 240 500 — —

ФП-626а » То же 240 500 — —

ФП-РН-7 » Коричневый 25 400 0,5 —

ФП-РН-7-2 То же 25 400 0,5 2400

ФН-11 Негативный » 90 100 Устойчив

ФН-103 » Темно-красный 150 50 — »

ФН-106 » Желтый 70 200 0,4 »

ФН-108 » Оранжевый 35 400 0,25

140

шает процесс сушки и пленкообразование, снижает количество пор и механическое напряжение в пленке фоторезиста.

Для приготовления позитивных фоторезистов используют три вида светочувствительных хинондиазидов: продукт конденсации 1,2-нафтохинондиазид-(2)-5-сульфохлорида с 4,4-диоксидифенил-пропаном (№ 11), продукт взаимодействия 1,2-нафтохинондиа-зид-(2)-5-сульфохлорида со смолой, полученной поликонденсацией бисфенола с формальдегидом (№ 27), и продукт конденсации 1,2-нафтохинондиазид-(2)~-5-сульфохлорида с новолачной смолой ,(№ 30).

В состав готового фоторезиста рекомендуется вводить 3—5 г светочувствительного хинондиазида, 5—10 г новолачной смолы; 70—80 мл ксилола, 20—30 мл монометилового эфира ацетатглико-ля. Кроме этих компонентов в состав фоторезиста для увеличения кислотостойкости вводят лак на основе эпоксидных смол в количестве 2—8 мл на 100 мл фоторезиста.

Основные типы фоторезистов приведены в табл. 8.1.

§ 8.3. Критерии применимости фоторезистов

Основными критериями, которые необходимо принимать во внимание при использовании фоторезистов в технологии полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, являются светочувствительность, разрешающая способность, кислотостойкость, адгезия к подложке и технологичность.

Светочувствительность фоторезистов. Светочувствительность любого фоторезиста является функцией процессов экспонирования и проявления. Главным требованием процесса экспонирования является спектральная чувствительность фоторезиста, которая измеряется величиной, обратной поглощенной световой энергии, необходимой для определенного измерения свойств светочувствительного материала.

Спектральная чувствительность фоторезиста

S=l!(Et)= 1/Н,

где ? — световая облученность фоторезиста, Вт/м2; t — время облучения, с; H—Et— значение экспозиции, Вт-с/м2.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что светочувствительность фоторезистов связана с полнотой засветки светочувствительного слоя материала.

Однако конечной целью фотолитографического процесса является не только полнота засветки фоторезиста, но и высокое качество получаемого в слое фоторезиста рельефа рисунка.

Поэтому более правильную характеристику светочувствительности фоторезистов можно дать только при совместном рассмотрении двух процессов: экспонирования и проявления.

Процесс проявления оказывает прямое влияние на светочувствительность фоторезистов, так как при проявлении происходит химическое взаимодействие проявителя с экспонированными и не-

141

экспонированными областями пленки фоторезиста. Процесс проявления формирует в пленке фоторезиста определенный рельеф рисунка, который в итоге и определяет качество полученной защитной пленки.

Под критерием светочувствительности негативных фоторезистов понимают образование после экспонирования и проявления на поверхности подложки локальных полимеризованных участков (рельефа рисунка) пленки фоторезиста.

Под критерием светочувствительности позитивных фоторезистов понимают полноту разрушения и удаления с поверхности, подложки после экспонирования и проявления локальных участков (рельефа рисунка) пленки фоторезиста.

Таким образом, критерием светочувствительности фоторезистов служит четкость изображения рельефа рисунка в пленке фоторезиста после проведения процессов экспонирования и проявления, т. е. рельеф рисунка должен иметь резко очерченную границу между областями удаленного и оставшегося на поверхности подложки фоторезиста.

Разрешающая способность фоторезистов. Критерием применимости в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем того или иного фоторезиста является его способность создавать микрорельеф рисунка с минимальным размером элементов.

Разрешающая способность фоторезиста определяется числом линий равной толщины, которые могут быть получены без слияния на 1 мм поверхности пластины в результате проведения процесса фотолитографии.

Пусть необходимо получить на поверхности подложки линию фоторезиста шириной /. Учитывая, что минимальный зазор между линиями равен ширине самой линии, получим выражение для определения разрешающей способности:

/?=1/<2/).

Если для изготовления полупроводникового прибора или интегральной микросхемы необходим

страница 34
< 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
3d max курсы для детей
Интернет-магазин КНС Нева предлагает компьютер MSI купить - Санкт-Петербург, ул. Рузовская, д.11, тел. (812) 490-61-55.
Protherm Рысь К 25 MKO
курсы макияжа для себя в москве недорого

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
(05.12.2016)