химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

я поглощенной мощности от поступающей на поверхность мишени мощности пучка;

P=PJA=4<7//( л?2) = Uj

— удельная поверхностная мощность; P=UI — мощность пучка при ускоряющем напряжении U и токе /; D — диаметр электронного пучка).

§ 12.2. Радиационная литография

Одним из важнейших применений радиационной технологии являются новые литографические процессы: электронолитография, рентгенолитография и ионолитография.

Электронная литография. Для изготовления полупроводниковых приборов и интегральных микросхем широко используется контактная фотолитография и фотолитография с зазорами, которые не обеспечивают достаточно высокого уровня выхода годных структур. Успешно развивается проекционная фотолитография с сохранением масштаба фотошаблона. Существенным ограничением всех оптических систем литографии является то, что предельная разрешающая способность соответствует минимальной ширине изображаемого элемента 0,3—0,5 мкм. Возросшие требования к разрешающей способности при изготовлении СБИС обусловили развитие других систем литографии: электронно-лучевой, рентгеновской и ионно-лучевой.

Использование электронной оптики позволяет повысить разрешающую способность процесса литографии, так как длина волны электрона зависит от его энергии:

? h 1,24

Если U выражено в В, то ? получают в нм. При изменении ускоряющего напряжения от 102 до 104 В длина волны изменяется от 0,1 до 0,01 нм. Практически с помощью электронолитографии получают элементы с минимальной шириной 0,2—1 мкм, а предельная ширина линии составляет 0,05 мкм. Достоинствами систем электронной литографии являются: практическое отсутствие дифракции, что обеспечивает высокую четкость изображения, значительно более высокая глубина резкости, чем у оптических систем, и, как следствие, большая площадь изображения с предельным разрешением.

Развиваются две системы электронолитографии — проекционная и сканирующая. Сканирующая используется в основном для изготовления рабочих и промежуточных шаблонов, применяемых для проекционной фотолитографии. Производительность сканирующих систем невелика, что затрудняет их использование для непосредственного экспонирования резиста на пластинах без применения шаблонов. Электронно-лучевые проекционные системы явля-

269

ются более производительными. Они аналогичны проекционной фотолитографии с сокращением масштаба, где вместо источника ультрафиолетового излучения используют электронные пучки большого диаметра.

При использовании сканирующей электронолитографии для непосредственного переноса изображения на полупроводниковую пластину минимально достижимые размеры определяются точностью совмещения. Совмещение производят с помощью маркерных знаков — вытравленных канавок в кремнии или металлической пленке. Вторичные электроны, эмиттированные под действием электронного пучка, регистрируются детектором. Если луч попадает на маркерный знак, то в детекторе появляется соответствующий сигнал, поступающий в ЭВМ. Используют два типа маркерных знаков: для вращения пластины и определения местоположения кристалла. Первые расположены диаметрально по периферии пластины и служат для установления положения пластины относительно предметного стола. Вторые размещены в углах каждого кристалла и необходимы для корректировки области сканирования. Точность совмещения такой системы 0,1 мкм, а время совмещения занимает 0,3—0,4 с.

В случае проекционной электронолитографии точность задания элементов определяется качеством изготовления шаблона, через который производят экспонирование. Шаблон изготовляют из пластины кремния диаметром 75 мм, на которой вначале вытравливают квадратный участок размером 40x40 мм до толщины кремния 3—5 мкм, а затем в этой тонкой кремниевой пленке травят микроизображения элементов ИМС. Помимо ограничений, присущих всем маскам подобного типа по конфигурации и сочетанию элементов, изготовление таких шаблонов весьма трудоемко и требует селективного травления.

Так как при изготовлении микросхем минимальные размеры необходимо передавать на очень ограниченном числе операций литографии, то широко используют гибридную литографию, сочетающую электронную и обычную оптическую, что технологичнее и производительнее.

Производительность процесса электронолитографии во многом определяется длительностью экспонирования резиста, поэтому чувствительность электронорезистов и их разрешение должны быть высокими: доза экспонирования — не более 0,8 мкКд/см2, разрешение—не хуже 0,5 мкм. В качестве электронорезистов применяют полиметилметакрилат, чувствительность которого составляет 300 мкКл/см2 при энергии электронов 20 кэВ, а также полихлор-метилстирол с чувствительностью 3 мкКл/см2.

Рентгеновская литография. Использование рентгеновского излучения позволяет повысить разрешение процесса литографии. Предел минимальной ширины линии рентгенолитографии оценивается в 10 нм. Практически получены линии шириной 20 нм, а на пластинах с резистом изготовляют изображения с разрешением до 0,1 мкм. В отличие от ультрафиолетовых лучей, поглощаемых 270

атомными группами полимерных цепей фоторезистов, рентгеновские лучи поглощаются целыми молекулами. При этом происходит пнжекция электронов с внутренних оболочек атомов. Под действием этих электронов совершается химическое изменение полимерной пленки резиста, причем разрешающая способность резиста зависит от расстояния, которое проходит в ней электрон. Достоинством рентгенолитографии является то, что технологические установки для ее проведения дешевле и проще по конструкции, чем для электронно-лучевой.

В зависимости от размеров элементов ИМС, производительности и типа систем совмещения рентгеновская литография развивается по двум направлениям. Первое включает использование излучения с Я=0,4-И,3 нм в рентгеновских установках с вращающимся анодом, применение' относительно простых систем совмещения и достаточно чувствительных (~5 Дж/см3) негативных рези-стоз, обеспечивающих разрешение 0,5 мкм и длительность экспонирования не более 1 мин. Эти системы применяют для изготовления ИМС с размерами элементов 0,5—1 мкм._При втором используются синхротронное излучение с ?=1-+2,5 нм, более сложные системы совмещения, менее чувствительные, но обладающие высокой разрешающей способностью позитивные резисты, обеспечивающие изготовление многослойных структур с размерами элементов 0,05—0,5 мкм. Синхротронное излучение возникает от циркулирующих по замкнутой орбите релятивистских электронов в синхротроне или электронном накопительном кольце. Высокая ' интенсивность и малая расходимость сикхротронного излучения обеспечивают хорошую передачу изображения. В качестве резиста используют полиметилметакрилат.

Широкое распространение получили системы первого типа. Источник рентгеновского излучения — мишень (анод) из Си, А1, Mo, Si, Rh, Pd, Ag —помещают в вакуумную камеру и бомбардируют потоком электронов. Длина волны характеристического излучения определяется материалом мишени и составляет ¦0,44, 0,54, 0,83, 1,33 нм для Pd, Mo, А1, Си соответственно. Камера имеет выходное окно, закрытое тонкой мембраной (~50 мкм) из бериллия, обеспечивающей однородность экспонирования подложек большого диаметра. Подложки помещают в камеру, заполненную Не при давлении 1 Па или атмосферном давлении, что повышает производительность. Расстояние от мишени до шаблона около 50 см. Шаблоны, через которые производят экспонирование, представляют собой несущее основание. Это, например, пластина из кремния или стекла, содержащая в центральной части мембрану — маску с микроизображениями, подобно шаблону для электронолитографии. Важным параметром мембраны является значение и характер механических напряжений в ней. В случае сжимающих напряжений мембрана стремится сжаться при стравливании кремния с обратной стороны пластины и провисает. В случае больших растягивающих напряжений мембрана очень хрупкая, поэтому в ней должны существовать умеренные растягивающие

271

напряжения, которые обеспечивают хорошее натяжение мембраны. Для этой цели применяют пленки нитрида кремния SixNy толщиной 1 мкм, осаждаемые на кремниевые пластины толщиной 400 мкм в плазме газового разряда, содержащей моносилан и аммиак. Пленки SixNy содержат растягивающие напряжения, равные

1—5 кН/см2. На пленку SixNy осаж-

_Au Sunt/ дают слой Ti толщиной ~5 нм, на

¦¦¦аигии mi щлртшт него —слой Аи толщиной ~20 нм. 7 Г^Г С помощью электронолитографии и

/ \ плазмохимического травления слоев

=/ Si3N4A=l Ti—Au формируют топологический

рисунок микросхемы. Затем гальва-Рис. 12.1. Сечение шаблона для ническим методом наращивают слой рентгенолитографии ди д0 Т0ЛщИНы 0,8 мкм. Этот слой

необходим для поглощения рентгеновского излучения. Затем с обратной стороны пластины по периферии наносят слой нитрида кремния Si3N4 толщиной 0,1 мкм и в кипящем 20—30%-ном растворе КОН ведут селективное травление кремния в центральной части пластины, вплоть до пленки Su-Ny. Сечение полученного шаблона показано на рис. 12.1. Пленка Si*N,, оптически прозрачна, и совмещение шаблона с микроизображениями на подложке производят традиционными оптическими способами. Зазор между шаблоном и подложкой составляет ~40 мкм.

Ионно-лучевая литография. С помощью ионных пучков выполняются различные операции для создания ИМС, в том числе экспонирование резистов при изготовлении шаблонов и обработке пластин. При использовании пучков протонов или других ионов исключаются проблемы, связанные с дифракцией в оптической фотолитографии или с диффузным рассеянием электронов в электронолитографии. Ионно-лучевая литография обеспечивает разрешающую способность не хуже 0,5 мкм, а минимальная ширина линии составляет 0,04 мкм. Для экспонирования требуются дозы облучения, во много раз меньшие, чем в электронной литографии. В отличие от рентгеновской литографии экспонирование ускоренными ионами позволяет избавиться от полутеневых искажений микро-изображений, так как источники ионов обеспечивают хорошо кол-лимированные пучки.

§ 12.3. Радиационно-стимулированная диф

страница 64
< 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
акриловая штукатурка шуба
напольное зеркало дешево
металлический разборный стеллаж
Рекомендуем фирму Ренесанс - металлокаркас лестницы - быстро, качественно, 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
(26.09.2017)