Производство и технологических процессы современных ИМС. Современное производство ИМС. Общие тенденции, страница 8

В технологии ИМС напыление используется для создания металлизации. Кроме собственно проводящих слоев (алюминий, в т.ч. с присадками кремния или меди) напылением получают слои барьерных металлов (титан, нитрид титана и др.). Последние необходимы для предотвращения диффузии нежелательных примесей из диэлектрических слоев, взаимодействия основного проводящего слоя с диэлектриком и для улучшения контактного сопротивления слоя проводника к кремнию. Как правило, напыление проводится в кластерном оборудовании последовательно (например, барьерный металл – алюминий – барьерный металл).

Главные задачи в области напыления в последние годы связываются с проблемой конформности на чрезвычайно развитом рельефе ИМС. Неконформное напыление, как и в случае неконформного осаждения из газовой фазы, приводит к образованию пустот в узких зазорах, что недопустимо. 

1.10.5. Фотолитография

Процесс фотолитографии является одним из самых сложных процессов микроэлектронного производства, поскольку определяет размеры элементов ИМС. Схематично процесс фотолитографии показан на рис.1.35. Процесс фотолитографии включает перенос изображения ИМС в слой полимерной пленки, называемой фоторезистом, нанесенной путем центрифугирования на слой, например, диэлектрического материала,  см. рис.1.36(а). Далее слой фоторезиста сушат (удаляют растворитель), экспонируют и задубливают. При этом облученный слой фоторезиста полимеризуется. 

Рис.1.35. Схема процесса фотолитографии.

Установка совмещения и экспонирования для т.н. “контактной” фотолитографии показана на рис.1.36(б), а схема переноса изображения с фотошаблона на подложку на рис.1.36(в). Излишки фоторезиста удаляют жидкостно (проявление). Далее осуществляют воспроизведение изображения в фоторезисте на нижележащем слое металла или диэлектрике путем травления, после чего слой фоторезиста удаляется. Целью процесса фотолитографии является точное изготовление трехмерного рисунка в нижележащем слое на подложке. Для измерения размеров рисунков используют измерительные оптические или электронные микроскопы, см. рис.1.37.

Разрешающая способность фотолитографии прежде всего зависит от длины волны света, используемого для переноса изображения. Историческое изменение длины волны источников показано на рис.1.38 и в табл.1.2.

Кроме контактной фотолитографии, когда пластина и фотошаблон соприкасаются, а экспонирование фоторезиста происходит на всей пластине сразу за один цикл, используют т.н. “проекционную фотолитографию”. При пошаговой мультипликации используется т.н. “проекционный фотошаблон”, который не контактирует с пластиной, а проецирование рисунка на пластину происходит последовательно – шагами. Установка т.н. “пошаговой мультипликации” (stepper) показана на рис.1.39(слева), а источник излучения KrF – справа. 

                                        (а)                                                                                        (б)

(в)

Рис.1.36. Нанесение фоторезиста центрифугированием (а), установка совмещения и экспонирования (б), фотошаблон и подложка (в).

Рис.1.37. Оптический (слева) и электронный (справа) микроскопы для контроля линейных размеров. 

Рис.1.38. Изменение длины волны источников и обозначения.

Таблица 1.2

Рис.1.39. Stepper (слева) и источник излучения *справа).

1.10.6. Плазменное травление

Травление есть удаление нежелательного материала с определенных локальных мест на подложке, рис.1.40. Поскольку травление является операцией, следующей за операцией фотолитографии, к ней предъявляются следующие требования:

1.  Травитель не должен травить маскирующий материал (фоторезист).

2.  Травитель не должен травить материал, находящийся под травимым слоем (селективность травления).