Получение полного плотного контакта между фотошаблоном и подложкой представляет собой практически неразрешимую задачу из-за изогнутости пластин (особенно эпитаксиальных структур), неидеальности плоскости контактируемых поверхностей, наличия между ними посторонних частиц, из-за неравномерности толщин различных пленок и фотослоя и др. Частичные воздушные зазоры приводят к усилению дифракционных эффектов и обусловливают дополнительное расширение размеров получаемого изображения.

Предельная точность совмещения при контактной фотолитографии ограничена сложностью создания системы фиксации перехода от положения «зазор» к положению «контакт», поэтому при переходе от совмещения к экспонированию возможно смещение фотошаблона относительно подложки. Ошибки могут появиться также из-за того, что оператор совмещает рисунки фотошаблона и подложки, находящиеся в разных плоскостях.

Также существуют и другие способы экспонирования: экспонирование с микрозазором (отличается от контактного тем, что после совмещения между подложкой и шаблоном имеется зазор 10...25 мкм, при котором и осуществляют облучение фотослоя); проекционное экспонирование (отличается от теневых способов тем, что основано не на экранировании от равномерного потока света, а на проецировании, т. е. получении изображения, соответствующего топологии шаблона, на поверхности фотослоя с помощью оптической системы со специальным объективом)

Проявление - процесс удаления лишних в фотослое участков в соответствии с локальным облучением при экспонировании.

Проявление негативных фоторезистов представляет собой простое растворение необлученных участков в органических растворителях: толуоле, трихлорэтилене, диоксане и др. Проявитель должен обладать хорошей растворяющей способностью и минимальным воздействием на облученные участки фотослоя. При заниженной экспозиции облученные участки сильно набухают, что приводит к искажению рисунка и, следовательно, к уменьшению разрешающей способности фотолитографического процесса. Если экспонирование выполнено при оптимальной экспозиции, перепроявление негативного фоторезиста неопасно, поэтому процессы проявления легко автоматизировать.

Проявление позитивных фоторезистов сопровождается химической реакцией превращения полученной при экспонировании инденкарбоновой кислоты в хорошо растворимую соль, которая затем легко вымывается. В качестве проявителей применяют слабые водные и водно-глицериновые щелочные растворы KOH, NaOH, Na₃PO₄-12H₂O.

Особенностью проявления позитивных фоторезистов является практическое отсутствие набухания необлученных участков слоя, поэтому они имеют большую разрешающую способность и меньшую ее зависимость от толщины фотослоя по сравнению с негативными фоторезистами. Однако позитивные фоторезисты чувствительны к перепроявлению. Подбор оптимального времени проявления производится для заданных значений рН и температуры проявителя.

Незначительные изменения концентрации проявителя сильно влияют на точность передачи изображения. Время проявления стремятся свести к минимуму, так как возможно разрушение незасвеченных участков.

Проявление осуществляют погружением в раствор, выдержкой в парах проявителя или распылением на вращающуюся подложку. После проявления следует операция тщательной промывки подложек в протоке деионизованной воды.

Термообработка (вторая сушка) проводится для удаления проявителя, воды, повышения химической стойкости и адгезии фотомаски к подложке. У негативных фоторезистов сушка сопровождается термополимеризацией, у позитивных - разрушением молекул и частичной сшивкой полимерных составляющих. Чтобы не произошло ухудшения качества фотомаски, сушку проводят в два - три этапа с постепенным подъемом температуры до максимальной.

Для большинства фоторезистов максимальная температура второй сушки 150⁰C, общее время 1 ... 1,5 ч. Облучение перед второй сушкой большой дозой ГУФ (глубокий ультрафиолет) устраняет пластическое течение резиста при термообработке и существенно улучшает качество фотомаски. На этом завершается создание защитного рельефа фоторезиста.

Создание рельефа в диэлектрических и металлических пленках осуществляется локальным травлением свободных от фоторезиста участков. Выбор травителей определяется материалом обрабатываемых пленок. Травитель должен взаимодействовать только с удаляемым материалом, так как возможно нежелательное удаление ранее сформированных областей структур ИМ, а при воздействии на фотослой не обеспечивается контролируемость размеров формируемых элементов.

Удаление фотомаски имеет целью также тщательную очистку от всех загрязнений подложки в процессе фотолитографии. Различают различные способы удаления фотомаски. Например, жидкостное удаление; плазмохимическое удаление.

Технологические маршруты удаления фотомаски разрабатываются для каждого конкретного случая, в зависимости от марки фоторезиста, материала подложки и др.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

E_c - энергия соответствующая дну запрещённой зоны

E_F - фермиевская энергия

E_k - энергетическая ступень, образующаяся в p-n-переходе

E_max - максимальная напряжённость электрического поля

E_v- энергия соответствующая потолку валентной зоны

F_i - электрическая энергия

F_ip (F_in)- электростатическая энергия в p (n)-области

J - плотность тока

j_g0 - плотность тока термогенерации носителей заряда

j_ngp0 (j_pgp0) - плотность дрейфового тока, текущего через p-n-переход из n-области (p-области) в p-область (n-область)

j_ngup0 (j_pgup0) - плотность диффузионного тока, текущего через p-n-переход из n-области (p-области) в p-область (n-область)

j_z0 - плотность тока рекомбинации носителей заряда

l₀ - ширина р-n перехода.

l_n0 (l_p0) - ширина n (p) -области p-n-перехода

L_s - дебаевская длина

N - результирующая концентрация примеси

n (p) - концентрация электронов (дырок) в полупроводнике

n₀ (p₀) - равновесная концентрация электронов (дырок) в полупроводнике

N_a (N_d) - концентрация акцепторной (донорной) примеси.

n_i - собственная концентрация носителей заряда

n_n (n_p ) - концентрация электронов в n (р) области

n_no (n_po) - равновесная концентрация электронов в n (р) области

N_Э (N_Б) - абсолютная величина результирующей примеси в эмиттере (базе)

P(x) - распределение плотности объёмного заряда

p_p (p_n) - концентрация дырок в р (n) области

p_po (p_no) - равновесная концентрация дырок в р (n) области

p_Э (p_Б) - плотность объёмного заряда

q, e - заряд электрона

T - температура окружающей среды

V_k - энергия контактного поля

Е - напряженность электрического поля

Е - относительная диэлектрическая проницаемость полупроводника

е₀ - диэлектрическая постоянная воздуха

м_n (м_p) - подвижность электронов (дырок)

ф_е - время диэлектрической релаксации

ц - электрический потенциал

ц_k - контактная разность потенциалов

ц_T - температурный потенциал

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Анималу А. Квантовая теория кристаллических твердых тел. -М.: Мир, 1981;

2. Блейкмор Дж. Физика твердого тела. - М.: Мир, 1988;

3. Гранитов Г.И. Физика полупроводников и полупроводниковые приборы. -М.: Сов. радио, 1977;

4. Епифанов Г.И. Физика твердого тела. М.: 1977.

5. Савельев И.В. Курс общей физики. В 3 т. - М.: Наука, 1979. Т.3;

6. Фистуль В.И, Введение в физику полупроводников. - М.: Высшая школа, 1984;

7. Березин А.С. Березин, Мочалкина О.Р. Технология и конструирование интегральных микросхем. - М. : «Радио и связь», 1992.

8. Малышева И.А. Технология производства интегральных микросхем. - М. : «Радио и связь», 1991.

Размещено на Allbest.ru