Субмикронные интегральные схемы: элементная база и проектирование. Рындин Е.А - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТТИ ЮФУ | Таганрог

Составители: 

Рубрика: 

9
занные с процессами литографии, являются основными факторами, определяющими
минимальные топологические размеры интегральных элементов, степень интегра-
ции и быстродействие СБИС [26].
Основным параметром литографического процесса является разрешающая
способность, определяемая рядом факторов, наиболее важный из которых - длина
волны фотонов (или длина волны де Бройля электронов и ионов). Ниже перечисле-
ны современные литографические процессы в порядке уменьшения длины волны l:
1) фотолитография в ультрафиолетовой области спектра и в жестком ульт-
рафиолете (l = 0,2 - 0,3 мкм);
2) рентгенолитография (l = 0,4 - 5,0 нм);
3) электронно-лучевая литография (l < 0,01 нм);
4) ионная литография (l < 0,001 нм).
Очевидно, с точки зрения сокращения минимальных топологических разме-
ров областей интегральных структур наиболее перспективными являются электрон-
но-лучевая и ионная литографии, в которых вследствие малых значений длины вол-
ны можно не учитывать влияние дифракции на разрешающую способность.
Источники электронных и ионных пучков характеризуются высокой ярко-
стью порядка 10
8
А/(см
2
ср), что позволяет сократить время экспонирования элемен-
тов микрорисунка до секунд, а также малым разбросом энергий частиц в пучке
(около 0,4 эВ для автоэмиссионных источников), благодаря чему удается уменьшить
характерные искажения (аберрации) [25].
Поскольку электроны и ионы обладают электрическим зарядом, они взаимо-
действуют с электрическим и магнитным полями, что позволяет создавать электро-
статические и магнитные линзы, обеспечивающие фокусировку и центровку элек-
тронного луча, а также возможность сканирования по поверхности образца. При
этом возможно бесшаблонное экспонирование резиста, нанесенного на поверхность
полупроводниковой пластины, что позволяет, в частности, использовать электрон-
но-лучевую и ионную литографии для создания фото- и рентгеношаблонов очень
высокого качества.
Дополнительным важным достоинством электронно-лучевой литографии яв-
ляется возможность экспозиции непосредственно слоя оксида кремния без исполь-
зования резистов. Экспонированные области оксида травятся в несколько раз быст-
рее, чем неэкспонированные.
Ионная литография позволяет сопровождать прорисовку элементов микрори-
сунка одновременным распылением экспонируемого слоя (например, оксида крем-
ния) [26].
Тем не менее, существует ряд факторов, ограничивающих использование
электронно-лучевой и ионной литографий в процессе производства современных
СБИС. К основным из них следует отнести:
10
- эффект близости, ограничивающий разрешающую способность электронно-
лучевой литографии и обусловленный рассеянием электронов в слое рези-
ста вследствие их малой массы;
- наличие определенных искажений (сферическая и хроматическая аберра-
ции, астигматизм), ограничивающих разрешающую способность, которые
невозможно полностью скорректировать электро- и магнитооптическими
системами;
- сравнительно низкую производительность, обусловленную необходимостью
сканирования сфокусированным «точечным» или профильным электрон-
ным (ионным) пучком;
- высокую стоимость оборудования, обусловленную необходимостью ис-
пользования высокочистых и дорогостоящих материалов для создания элек-
тростатических элементов электронно- и ионно-оптических систем, преци-
зионной установкой элементов литографической системы относительно
главной оптической оси, необходимостью обеспечения глубокого вакуума в
рабочей камере [25, 26].
Перечисленные ограничивающие факторы требуют разработки новых мето-
дов формирования микрорисунков на поверхности полупроводниковых пластин в
рамках фото- и рентгенолитографии.
Основным недостатком процесса фотолитографии в ультрафиолетовой облас-
ти спектра является сравнительно большая длина волны фотонов (0,2 - 0,3 мкм),
затрудняющая формирование элементов микрорисунка с размерами менее 1 мкм
вследствие дифракции [26]. Кроме того, существует ряд проблем, связанных с изго-
товлением и эксплуатацией фотошаблонов.
Так, сравнительно недорогие эмульсионные фотошаблоны имеют ограничен-
ный срок службы (не более 10 экспозиций) и при использовании контактной печати
являются источниками дефектов на поверхности резиста, что существенно снижает
выход годных кристаллов.
Для устранения данных недостатков используют более дорогостоящие фото-
шаблоны с маскирующими слоями из оксидов металлов, имеющие продолжитель-
ный срок службы (не менее 100 экспозиций) и предусматривающие возможность
периодической очистки. Кроме того, используют проекционную печать, практиче-
ски исключающую износ фотошаблона, но сильно ограничивающую разрешающую
способность литографии.
Использование для литографического экспонирования низкоэнергетического
рентгеновского излучения (1 - 10 кэВ) с длинами волн порядка 0,4 - 5 нм позволяет
значительно уменьшить влияние дифракции на качество формируемого на поверх-
ности полупроводниковой пластины рисунка. При этом необходимо решать целый
комплекс проблем, не позволяющих рассматривать рентгенолитографию в качестве
полной альтернативы фотолитографии в ультрафиолетовой области спектра.

Страницы