БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Лабораторная работа

«Взрывная литография»

Выполнил: Проверила:

Ст. гр. 342701 Уткина Е. А.

Комар К.В.

Минск 2015

По принципу переноса изображения можно выделить две группы технологических операций: первая реализует прямой перенос рисунка, вторая – инверсный.

Наиболее распространены методы первой группы, для которых точность воспроизведения рисунка резистивной маски на активном слое определяется применяемым методом травления.

При инверсном переносе изображения рисунка резистивной маски полностью устраняются трудности, связанные с локальной обработкой активного слоя, так как последний осаждается после создания резистивной маски, а удаление ненужных его участков совмещено с операцией снятия резистивной маски. Такая последовательность операций (рис.1) получила название взрывной (Lift- off) литографии.

Рис. 1. Простейший способ формирования микрорисунка методом взрывной литографии:

(а) - формирование резистивной маски; б) - осаждение активного слоя; в) - элементы микрорисунка, образующиеся после удаления резистивной маски): 1 - фоторезистивная маска; 2 - подложка; 3 - осажденный активный слой; 4 - элемент межсоединений.

Метод очень простой, однако ему присущ ряд недостатков: трудность удаления маски при большой толщине активного слоя, низкая температура подложки при осаждении материала активного слоя, дефекты в виде шипов по периметру элементов металлизации.

Взрывная литография с использованием однослойной резистивной маски

Такой вариант метода взрывной литографии – наиболее простой и самый изученный. Для его успешного применения необходимо, в первую очередь, формировать резистивную маску с вертикальным или нависающим профилем боковых стенок.

Формирование резистивной маски

Формирование резистивной маски для взрывной литографии связано с определёнными трудностями. Так, её толщина зависит от толщины осаждаемого активного слоя.Например, для успешного удаления маски с осаждённым слоем алюминия толщина последнего не должна превышать двух третей толщины маски. При уменьшении горизонтальных размеров межсоединений элементов до 1 мкм и менее для сохранения допустимой плотности тока необходимо увеличивать толщины этих элементов, а следовательно, и маски, т.е. применять контактные резисты, чтобы сохранить вертикальный профиль маски.

Помимо контрастности существенна термостабильность резиста; высокое её значение позволяет производить осаждение материала активного слоя при температуре подложки порядка 400– 430 К практически без деградации вертикального профиля резистивной маски, что обеспечивает удовлетворительную адгезию активного слоя к подложке и хорошую воспроизводимость процесса литографии.

Важное значение имеет также правильное проведение всех этапов формирования резистивной маски:

первая термообработка должна обеспечить полное удаление следов растворителя из плёнки резиста без деградации её светочувствительных свойств, поэтому рекомендуется проводить первую сушку при невысокой температуре (350–365 К ) в течение длительного времени (30–50 мин );

экспонирование должно осуществляться в оптимальном для данного оборудования и типа резиста режиме;

для повышения контрастности рекомендуется использование разбавленных проявителей, уменьшающих анизотропность процесса;

вторая сушка выполняется только в том случае, если последующий процесс осаждения материала активного слоя проводят при температуре, превышающей температуру первой сушки, поскольку требования по адгезии резиста к подложке, во многом определяемые температурой этой операции, не столь жесткие, как при традиционной фотолитографии. Если температура осаждения активного слоя превышает 370 К, то и для второйсушки она должна быть выше этого значения.

Такой процесс получения резистивной маски с вертикальным профилем боковой стенки довольно сложен и, кроме того, не обеспечивает ровного края элементов микрорисунка активного слоя. Это обусловлено тем, что нанесенный на маску материал не имеет четкой границы на поверхности раздела маска-подложка. Чтобы край был ровным, профиль боковой стенки маски должен иметь отрицательный наклон или нависающий край, что позволяет создать требуемую границу материала активного слоя. Нависающий край маски можно сформировать за счет интерференционных эффектов при экспонировании фоторезиста, однако из-за плохой воспроизводимости этот метод не нашел практического применения.

Для оптической литографии разработан способ получения резистивной маски с нависающим профилем боковых стенок, основанный на обработке фоторезистов типа AZ (до или после экспонирования) в хлорбензоле (рис.2 ).

Простота этого способа сделала его очень распространенным в технологии формирования элементов межсоединений, однако ряд его недостатков препятствует формированию элементов с шагом менее 4 мкм. Поскольку ширина нависающего края модифицированного слоя фоторезиста, как правило, равна 0.5мкм, минимальный воспроизводимый размер резистивной маски составляет 1.5-2.0 мкм. При размерах элементов менее 2 мкм происходит отрыв модифицированного слоя, а следовательно, исчезают и достоинства, обусловленные наличием нависающего края маски.