Процессы формирования рисунка методом литографии

После того как пластина соответствующим образом подготов­лена, можно проводить процессы формирования рисунка. При этом используется несколько основных этапов, как правило, оди­наковых во всех процессах, независимо от типа структурной тех­нологической схемы.

На рисунке ниже показана последовательность основных этапов по­лучения изображения на пластине с применением как негатив­ных, так и позитивных резистов.

 

Формирование рисунка маски из резиста:

а — исходная пластина; б —нанесение резистра; в — экспонирование; г — травление; 1 - кремниевая пластина; 2 — резист; 3 —фотошаблон

 

Нанесение резиста (фото- или электроночувствительного мас­кирующего материала) производится в автоматических установ­ках. Для формирования тонкой однородной пленки рези­ста на поверхностях пластин их вращают на центрифуге.

Cушкa необходима для удаления растворителей, содержащих­ся в пленке резиста, и проводится в оборудовании конвейерного типа сразу после выгрузки пластин из центрифуги. Для сушки используются различные типы нагревателей: ИК, СВЧ, резистивные и др. При недостаточно полном удалении растворителей из резиста качество получаемых изображений резко ухудшается по­сле воздействия проявителя.

Экспонирование производится с целью создания скрытого изображения топологии в пленке резиста. Скрытое изображение фор­мируется с помощью фотошаблона, который должен быть столь же чистым и бездефектным, как и покрытая резистом пластина. Пластина затем экспонируется контактным способом, проекцион­ной мультипликацией или сканирующим пучком того или иного вида энергии. При этом на пластину переносится изображение, точно соответствующее рисунку фотошаблона. Здесь также очень важно соблюдать чистоту среды, в которой проводится эта опе­рация, поскольку загрязнение пластины или фотошаблона будет воспроизведено на проявленной пластине, что приведет к выбраковке ее или ИМС в зависимости от величины загрязнения. Экс­понированные пластины затем автоматически загружаются в кассеты и перемещаются в ванну для проявления. Важные парамет­ры экспонирования — однородность энергии излучения и время экспонирования.

Проявление — это процесс, при котором проявитель селектив­но удаляет либо экспонированные области резиста (в случае по­зитивного резиста), либо неэкспонированные (негативный резист), после чего остается изображение — маска для травления или (в некоторых случаях) металлизации. Главная цель проявления — удалить фоторезист, который не формирует изображение, не по­вредив при этом резист, формирующий изображение. После про­явления пластины промывают, сушат и контролируют. После контроля дефектные или не удовлетворяющие требованиям пла­стины возвращаются на повторную обработку. Во многих случаях пластины затем подвергаются короткой плазменной очистке, при которой кислородная плазма удаляет тонкий слой изображения и одновременно дополнительно очищает проявленные участки.

Финишная термообработка или «задубливание» применяется при формировании изображения на пластине. Финишная термо­обработка проводится тем же способом, что и сушка, т. е. на конвейере, когда тепло поступает от СВЧ- или ИК-источников, находящихся над (под) конвейером. Тепло удаляет влагу, оставшуюся после операции проявления, и увеличивает адгезию ре­зиста к подложке. Интенсивная термообработка «задубливает» резист, делая его химически устойчивым к жидким и газообраз­ным травителям. По окончании этой операции пластины сразу поступают на участок травления, ибо любые задержки могут све­сти на нет результаты термообработки.

Травление широко используется в технологии ИМС. Цель этой операции — удалить именно те участки слоя, которые оказались оголенными после процесса проявления. По этой причине необхо­димо полное удаление проявленного резиста, ибо любые остатки его на поверхности слоя могут помешать процессу травления или затруднить его. На данном этапе необходимо контролировать вре­мя травления, однородность, температуру и концентрацию травителя (жидкости или газа).

Травление диоксида кремния является наиболее общим слу­чаем травления при изготовлении ИМС. Первый его этап — селек­тивное удаление участков первоначального беспримесного слоя диоксида с поверхности полированной пластины. На этом этапе формируется резистивный рисунок на диоксиде для защиты тех его участков, которые не подлежат стравливанию. Поскольку большинство резистов имеет хорошую адгезию к диоксиду крем­ния, а травители их не растворяют, то процесс травления отно­сительно легко реализуется и поддается контролю. На рисунке ниже показана последовательность операций травления диоксида крем­ния.

Последовательность получения оксидной маски на пластине:

а — выращивание оксидного слоя; б —нанесение фоторезиста; в—формирование рисунка маски из фоторезиста; г —травление диоксида; д— удаление фоторезиста; 1—диоксид; 2 — подложка; 3 — фоторезист

Толщины резиста и стравливаемого слоя нелегированного диоксида составляют около 1 мкм, а время травления (при ис­пользовании буферного травителя на основе плавиковой кисло­ты) около 10 мин (скорость травления 10⁴ нм/мин). Используются как позитивные, так и негативные резисты. По­зитивный резист для данного случая предпочтительнее, так как позволяет применять более толстые слои, чем негативный резист, обеспечивая наилучшую защиту от сквозных дефектов («проко­лов»). Это особенно важно, так как первая операция на диоксиде кремния является основой для последующих процессов травления. Дефекты, образующиеся на этой стадии, зачастую оказывают большее влияние на параметры ИМС, чем все последующие опе­рации травления и легирования (эффект суммирования дефек­тов).

Травление легированного диоксида кремния значительно труд­нее, чем беспримесного, в основном, из-за худшей адгезии рези­ста и увеличения скорости травления, что усложняет управление процессом.

Травление поликремния — более сложный процесс, чем трав­ление диоксида из-за худшей адгезии резиста, а также вследст­вие большей агрессивности к нему травителя. Наиболее распро­страненный метод травления поликремния — плазменный, так как резисты более устойчивы к газовой плазме, чем к жидкостным химическим травителям поликремния.

Поликристаллический кремний применяется в основном в ка­честве затворного электрода в МОП-ИМС. Затвор МОП-транзи­стора управляет потоком электронов и обеспечивает правиль­ность работы прибора. Поэтому точность его размеров — очень важная величина, требующая чрезвычайной точности травления. На рисунке ниже показана последовательность операций при формировании рисун­ка поликремния.

Последовательность операций при формировании рисунка поликремния:

а — осаждение поликремния; б — осаждение маскирующего оксида; в — нанесение фоторезиста; г — формирование рисунка маски из фоторезиста; д — травление оксида; е — удале­ние фоторезиста; ж —травление поликремния; 1 — поликремний; 2 — подложка; 3—оксид; 4 —фоторезист

Травление алюминия — хорошо изученный и управляемый про­цесс. Формирование рисунка на алюминии может проводиться на основе как позитивного, так и негативного резистов. Однако пер­вый предпочтительнее, так как он менее чувствителен к эффектам отражения света от подложки и имеет меньше отрицательных эф­фектов искажения края рисунка, влияющих на размеры элементов. На следующем рисунке показана последовательность травления алюминия.

Последовательность получения рисунка алюминиевой коммутации, контактов и затвора в МОП-ИМС:

а — экспонированный оксид; б — металлизация; в — фоторезистивное покрытие; г — форми­рование рисунка из маски фоторезиста; д— травление алюминия; е — удаление фоторе­зиста; 1 —оксид; 2 —диоксид кремния; 3 — кремниевая пластина; 4 — алюминий: 5 —фото­резист

Удаление резиста обычно производится групповым методом путем погружения пластин в подогретый раствор или помещения их в специальную камеру, где резист удаляется с помощью кис­лородной плазмы. При этом необходимо полностью очистить по­верхность пластины от резиста, поскольку неполное его удаление может привести к возникновению дефектов при легировании или металлизации. Однако остатки пленки или частицы резиста труд­но обнаружить, поэтому на данном этапе используются эффектив­ные методы удаления резиста, обеспечивающие его химическое разложение. По окончании операции пластины проверяются на наличие дефектов и измеряется ширина линий. Если обнаружи­вается слишком сильное подтравливание, вызванное плохой ад­гезией резиста или избыточным травлением, пластины вновь под­вергаются травлению с тем, чтобы удалить дефектный слой, на месте которого затем может быть выращен или осажден повтор­но новый, и на нем вновь может быть сформировано изображе­ние. Годные пластины передаются на участки ионной импланта­ции или диффузии, после чего обычно на них наносится или выращивается тонкий слой оксида, и далее весь цикл повторяется.

СБОРКА И МОНТАЖ ИМС

После того как сформированы все слои и рисунки ИМС на пластине, каждая ИМС проходит контроль на соответствие заданным электрическим пара­метрам при помощи автоматических зондовых установок. Бракованные ИМС маркируются магнитной краской, что позволяет их легко удалять из партии после разделения пластины на отдельные кристаллы ИМС. Процесс разделения сформированных на пластине ИМС на отдельные кристаллы осуществляется резкой пластины. При автоматизированном методе монтажа внутренние выводы кристалла присоединяются к рамке с внешними выводами методом пайки. Для автоматизации процесса сборки используются специальные, перфори­рованные ленты-носители кристалла. После установки на выводную рамку кристаллу и его припайки к внешним выводам осуществляется герметизация кристалла.

Более простым методом присоединения внутренних выводов кристалла к внешним выводам корпуса является монтаж при помощи тонкой золотой про­волоки, которая соединяет выводы кристалла и корпуса. Проволока может как припаиваться, так и привариваться к контактным площадкам.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: