Фотолитография
Для локального внедрения ... / Изготовление /
Для локального внедрения примесей легированием на основе диффузии необходимо формирование с помощью фотолитографии ( 2*50) рельефа окисного слоя, действующего как маска. Подложка с окислом покрывается слоем фоторезиста толщиной 0,2—0,6 мкм, который облучается ультрафиолетовыми лучами через фотошаблон с требуемым рисунком. Фотошаблон пропускает все излучение в тех местах,, в которых не должна протекать диффузия, или, другими словами, фотошаблон зачернен на тех участках, на которых необходимо вскрыть окна', в слое окисла. При обработке слоя фоторезиста необлученные участки растворяются, обнажая при этом поверхность окисла. Раствором на основе фторида аммония и фтористоводородной кислоты можно протравить слой SiO* до кремвиевой подложки. Ненужный слой фоторезиста» не выполняющий больше никакой функции, удаляется горячей концентрированной серной кислотой или смесью органических веществ. Заключительным этапом фотолитографического процесса является тщательная очистка. Вскрытые таким образом окна можно использовать для селективной диффузии атомов примеси. Минимальная ширина окон в слое-окисла определяется точностью н качеством фотошаблонов, разрешающей способностью слоя фоторезиста, операциями экспонировании к травления.
На кремниевой подложке изготавливают одновременно несколько сотен ИгА (см. 2-13), причем для формирования отдельных элементов, особенно пленарных транзисторов, необходимо несколько последовательных операций диффузии. Для каждой из них для получении травлением окисной защитной маски необходим соответствующий фотошаблон, который содержит только элементы, формирующиеся при последующей диффузии.
Если учесть, что окно эмиттера имеет размер 8X8 мкм, а ширина зазора между элементами равна приблизительно Б мкм, то становится ясно* какие требовании к точности оптического оборудования и технологических процессов необходимо «выполнить. Чтобы реализовать по-90
добные мельчайшие структуры, необходимо обеспечить совмешенне отдельных элементов или частей элементов, расположенных иа различных фотошаблонах. Кроме того, необходимо поддерживать максимальную чистоту во всех производственных помещениях, где создаются ИМ. При проведении фотолитографических процессов в помещениях с кондиционированием воздуха в ламинарных боксах необходимо применение специальной одежды из дедерона и обеспечение концентрации пыли не более 5 частиц на 1 л воздуха при величине частиц от ОД до S мкм.
Для изготовления фотошаблонов необходимо прежде всего изготовить фотооригинал в увеличенном масштабе от 200:1 до 1000:1. Как правило, это осуществляют на основе вырезания рисунка в двухслойной пленке» состоящее нз прочной белой основы к тонкого окрашенного покрытия. Это покрытне подрезается иа координатографе резцом в соответствии с топологией будущего фотооригинала и удаляется с необходимых участков основы (см. пункт 3-4-1-4). Точность переноса рисунка на координатографе составляет приблизительно 50 мкм. Фотооригинал необходимо выполнять в таком увеличенном масштабе, чтобы обеспечить необходимую точность фотошаблона около 0,25 мкм.
Затем производят десятикратное уменьшение фотооригинала оптическим путем с помощью репродукционной камеры, объектив которой должен иметь соответствующую высокую разрешающую способность. К механике такой камеры предъявляют чрезвычайно высокие требования. Для того чтобы достигнуть вышеуказанной точности фотошаблона ±0,25 мкм, фотооригинал необходимо располагать с точностью 250 мкм, а фотопластинку с точностью 5 мкм относительно фокальной плоскости оптики камеры [2-10].
Так как вырезка фотооригинала требует чрезвычайно больших затрат, что обусловлено необходимостью соединения на координатном столе нескольких тысяч точек, то все чаще внедряется автоматизированное изготовление фотошаблонов световым лучом, при котором получают фотоорнпшал одного кристалла в масштабе 10:1 непосредственно на фотопластинке.
В дальнейшем при изготовлении фотошаблона фотоорнгннал уменьшается еще раз до масштаба 1:1 и многократно повторяется на фотошаблоне в соответствии с числом микросхем на кремниевой пластине. Это ступенчатое, повторяющееся экспонирование фотошаблона осуществляют с помощью мультипликационных камер, называемых также фотоповторителями ( 2-51). С помощью объектива оригинал проектируется с десятикратным уменьшением на фотопластинку, укрепленную иа столе с двумя переменными координатами. Контроль дискретного перемещения стола в направлении оси можно осуществлять с по-мощью оптических линеек, на которые нанесены светопроницаемые полосы одинаковой ширины на расстоянии приблизительно 25 мкм друг от друга. Одна из этих линеек жестко связана со столом, другая расположена на фотооригинале, поэтому при движении стола линейки перемещаются относительно друг друга. С помощью фотоэлемента можно подсчитать количество световых импульсов при движении стола» при этом блоком управления по числу импульсов определяется момент экспонирования фотопластины лампой-вспышкой. После экспонирования одного ряда стол движется в направлении оси у, причем регулирование движения производится с помощью такой же пары оптических линеек.
Вместо многократных перемещений стола относительно объектива фотоповторителя можно использовать соответствующее число маленьких линз, располагающихся в так называемых растровых камерах, позволяющих получить за одно экспонирование требуемые изображения. С чувствительных эталонных фотошаблонов часто изготавливают устойчивые хромовые копии, через которые осуществляется экспонирование фоторезиста на кремниевой пластине.
