Лабораторная работа по курсу "Технология Интегральных Микросхем" на тему: "Получение защитных покрытий (фоторезистов) ____________________________ Выполнили: Попов Александр Зуйков Артём Домонова Юлия Чичурин Александр Группа: A7-11 Преподаватель: ____________________________ |
Целью данной работы являлось ознакомление с оборудованием для проведения процесса фотолитографии; освоение методов получения защитного покрытия на кремниевых подложках в процессе фотолитографии: нанесение, экспонирование, проявление, задубливание фоторезиста; изучение процесса локального травления диоксида кремния; исследование качества рисунка при травлении в различных средах.
Литография проводится с целью создания рельефа требуемой конфигурации в диэлектрических и металлических пленках, нанесенных на поверхность полупроводниковых или диэлектрических подложек. Она является неотъемлемым процессом планарной технологии, а также широко используется в производстве тонкопленочных интегральных микросхем и других электронных изделий.
Литографическая обработка основана на использовании способности особых высокомолекулярных соединений изменять свои свойства под действием различного рода излучений - ультрафиолетового, рентгеновского, потока электронов.
Широкое распространение в производстве получила фотолитография. Суть процесса фотолитографии состоит в следующем. Чувствительные к ультрафиолетовому излучению соединения (фоторизисты) наносятся на поверхность подложки и подвергаются воздействию излучения (экспонируются). Использование специальной стеклянной маски с прозрачными и непрозрачными полями (фотошаблона) приводит к локальному воздействию излучения на фоторезист и, следовательно, к локальному изменению его свойств. При последующем воздействии определенных химикатов происходит удаление с подложки отдельных участков пленки фоторезиста (проявление). Таким образом, из пленки фоторезиста создается защитная маска с рисунком, повторяющим рисунок.
Для данной работы были использованы: кремниевые подложки с оксидной пленкой, фотошаблон, позитивный фоторезист, калиброванный фотоэлемент, установка для совмещения и экспонирования, микроскоп МИК-1, центрифуга, термостат, химические реактивы, химическая посуда, пинцет.
Для нанесения фоторезиста на подложку в данной работе был использован метод центрифугирования. Метод центрифугирования нашел в настоящие время самое широкое применение в полупроводниковой технологии, так как при сравнительно несложном оборудовании он позволяет получать равномерные по толщине пленки фоторезиста с разбросом, не превышающим +-10%. Далее была проведена первоначальная сушка фоторезиста при комнатной температуре в течение 5 мин. и дальнейшая в термостате при температуре 90 в течение 30 мин.
Во время сушки фоторезиста была проведена работа по ознакомлению с работой установки для совмещения и экспонирования и определено время выхода на режим лампы ДРТ-230(источника длинноволнового ультрафиолетового излучения). Полученные данные представлены в виде графической зависимости мощности светового потока, излучаемого от времени ее горения.
Затем было проведено экспонирование фоторезиста и проявка фоторезиста. При помощи микроскопа МИК-1 и совмещения размеров рисунка на подложке с размерами на фотошаблоне методом наименьшего расхождения было определено оптимальное время экспонирования фоторезиста 15 сек.
Время экспонирования
НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?
| Ребро наименьшего квадрата | Ребро наибольшего квадрата |
фотошаблон | 35 | 555 |
5 сек. | 34 | 552 |
10 сек. | 36 | 550 |
15 сек. | 38 | 547 |
20 сек. | 42 | 544 |
Далее было проведено задубливание фоторезиста с наилучшим качеством рисунка в термостате при температуре Т=130 в течении 30 мин.
Травление плёнок диоксида кремния в буферном травителе.
Процесс травления производится с целью удаления с поверхности подложки кремния плёнки диоксида кремния, не защищённой слоем задубленного фоторезиста. Диоксид кремния травится в ряде травителей, из которых наиболее широко используются плавиковая кислота HF и смесь из плавиковой кислоты HF, воды H2O и фтористого аммония NH4F с различным содержанием указанных компонентов (буферный травитель).
Скорость травления диоксида кремния в буферном травителе практически постоянна и равна 0,05 мкм/мин.
Характеристики полученных после стравливания фоторезиста рисунков.
(в качестве травителя использовался буферный травитель)
Размер наибольшего квадрата, мкм | 801 |
Размер наименьшего квадрата, мкм | 58 |
Ширина клина травления, мкм | <1, 45 (в пределах погрешности) |
Отклонение от линейности, мкм | 1,45 |
Травление диоксида кремния в плавиковой кислоте.
Заключение.
В работе производилось ознакомление с оборудованием для проведения процесса фотолитографии. Производилось нанесение, экспонирование, проявление, задубливание фоторезиста, локальное травление диоксида кремния.
Определено время выхода на режим лампы ДРТ-230, t=1,5 мин. Результаты измерений представлены на графике.
Опытным путём подобрана необходимая величина экспозиции (время экспонирования), при которой получается наилучшее воспроизведение рисунка. Построены графики зависимостей отклонения размеров рисунка от фотошаблона. При времени экспонирования 5с рисунок на подложке проявляется недостаточно для проведения дальнейших технологических операций. Исходя из этого и результатов таблицы 2 оптимальное время экспонирования – 15 с.
С целью удаления с поверхности подложки кремния плёнки диоксида кремния, не защищённой слоем задубленного фоторезиста, производилось травление в буферном травителе.
Для сравнения буферного травителя и плавиковой кислоты производилось травление другой подложки в плавиковой кислоте. Из-за выделения в процессе реакции газообразного SiF4, который отрицательно сказывается на защитных свойствах фоторезиста, травление привело к невозможности определения характеристик рисунка на подложке.
