105
105
Описанные методы долгое время составляли одну из основ микроэлектронной
технологии. Они и до сих пор не потеряли своего значения. Однако по мере
повышения степени интеграции и уменьшения размеров элементов ИС возник ряд
проблем, которые частично уже решены, а частично находятся в стадии изучения.
Фотолитографии, при всем ее современном значении, свойственны
ограничения, которые становятся все более существенными по мере прогресса
микроэлектроники.
Одно из принципиальных ограничений касается разрешающей способности,
т.е. минимальных размеров в создаваемом рисунке маски. Дело в том, что длины
волн ультрафиолетового света составляют 0,2–0,3 мкм. Следовательно, каким бы
малым не было отверстие в рисунке фотошаблона, размеры изображения этого
отверстия в
фоторезисте не могут достигать указанных значений (из–за дифракции).
Поэтому разрешающая способность фотолитографии оценивается как 1000
линий/мм (имеется в виду получение в фоторезисте
разделенных окон полосок
шириной 0,5 мкм). После проявления и травления окисла разрешающая способность
снижается до 250–500 линий/мм. Между тем размеры порядка 1–2 мкм уже
оказываются недостаточно малыми при создании больших и сверхбольших ИС.
Наиболее очевидный путь для повышения разрешающей способности
литографии – использование при экспозиции более
коротковолновых излучений,
например, мягкого рентгеновского (с длинами волн 1–2 нм). Этот путь находится в
стадии исследования. Однако простое уменьшение длины волны не решает
проблему совмещения рисунков.
Одним из слабых мест классической фотолитографии является механический
контакт фотошаблона с пластиной, покрытой фоторезистом. Такой контакт никогда
не может быть совершенным и сопровождается разного рода искажениями
рисунка.
Конкурирующим методом является проекционная фотолитография, при которой
рисунок фотошаблона проектируется на пластину с помощью специальной
оптической системы.
За последние годы разработаны методы
электронной литографии. Их
сущность состоит в том, что сфокусированный пучок электронов
сканируют (т. е.
перемещают «построчно») по поверхности пластины, покрытой резистом, и
управляют интенсивностью пучка в соответствии с заданной программой. В тех
точках, которые должны быть «засвечены», ток пучка максимален, а в тех, которые
должны быть «затемнены», – минимален или равен нулю. Диаметр пучка электронов
находится в прямой зависимости от тока в пучке:
чем меньше диаметр, тем меньше
ток. Однако с уменьшением тока растет время экспозиции. Поэтому повышение
разрешающей способности (уменьшение диаметра пучка) сопровождается
увеличением длительности процесса. Например, при диаметре пучка 0,2–0,5 мкм
время сканирования пластины, в зависимости от типа резиста и размеров пластины,
может лежать в пределах от десятков минут до нескольких часов.
Одна из разновидностей электронной литографии основана на отказе от
резистных масок и предусматривает воздействие электронного пучка
непосредственно на окисный слой
2
SiO . Оказывается, что в местах «засветки» этот
слой в дальнейшем травится в несколько раз быстрее, чем в «затемненных»
участках.
Что касается проблемы совмещения рисунков, то ее стараются решать путем
самосовмещения. Этот принцип можно охарактеризовать как использование ранее
полученных структурных элементов в качестве масок для получения последующих
элементов. Примерами могут служить изопланарная технология (рис. 7.10) и
технология МОП–транзисторов с самосовмещенным затвором (рис. 7.30 и 7.31).