Разработка литографических методов и спецоборудования для создания СБИС и транзисторных структур с субмикронными размерами элементов

• Автор: Кривоспицкий, Анатолий Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 279 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава I. Разработка контактной установки рентгеновского экспонирования.

1.1. Методы литографии в производстве СБИСобзор

1.2. Точечные источники рентгеновского излучения

1.3. Разработка контактной рентгенолипмрафической системы ФСР Рентгенотрон

1.4. Сравнение источников рентгеновского излучения, определение оптимальных параметров технологического источника синхротронного излучения
1.5. Выводы

Глава II. Разработка технологии изготовления рентгеношаблонов на

основе кремния, легированного бором.

2.1. Требования, предъявляемые к рентгеношаблонам.

2.2. Сравнение методов изготовления мембран рентгеношаблонов.
2.3. Разработка конструкции и технологии изготовления шаблонов для
рентгенолитографии
2.4. Исследование способов формирования рентгенопоглощающего рисунка шаблонов
2.5. Выводы.
Глава III. Исследование литографических свойств резистов, разработка резистов для рентгенолитографии.
3.1. Особенности рентгенорезистов их свойства и характеристики.
3.2. Синтез и исследование чувствительности сополимеров
глицидил мегакрил ата
3.3 Синтез и исследование чувствительности сополимеров метилметакрилата
3.4 Расчет сенсибилизации резистов. Зависимость свойств резистов от длины волны рентгеновского излучения
3.5 Исследование чувствительности, контрастности, разрешающей способности рентгенорезистов к синхротронному излучению
3.6 Выводы
Глава IV. Разработка технологии изготовления СБИС ЦМД емкостью
1 Мбит.
4.1 Постановка задачи.
4.2. Разработка планарной технологии изготовления кристаллов СБИС ЦМД типа КРЦ1.
4.3 Разработка новых технологических процессов и оборудования изготовления фотошаблонов для СБИС ЦМД емкостью свыше
1 Мбит
4.4 Разработка субмикронной технологии изготовления СБИС ЦМД с помощью электронной и рентгеновской литографии
4.4.1. Выбор структуры СБИС ЦМД на основе ионноимплантированных структур продвижения ИИСП и способы их изготовления.
4.4.2. Особенности формирования рисунка элементов СБИС ЦМД
методами ПХТ и ИЛТ
4.4.3 Применение ПХТ для формирования субмикронных структур с размерами элементов 0,1 1,0 мкм
4.5 Выводы
Глава V. Исследование методов формирования субмикронных структур при использовании контактной оптической литографии и метода самоформирования.
5.1. Самоформирование в технологии СБИС.
5.2. Создание МДП транзисторов на Б1 и ваАя с длиной
затвора 0,1 мкм.
5.3. Магнитометр с длиной мостика 0.1 мкм
5.4. ЗУ на ЦМД с плотностью записи более 4 Мбитсм2
5.5. Формирование рисунка линии задержки на ПАВ с периодом
0,2 0,6 мкм.
5.6. Способы создания шаблонов с размерами 0.1 мкм.
5.7. Выводы
Заключение.
Литература


Эти виды ионной литографии мене разработаны, но и они обеспечивают разрешающую способность порядка 0,1 мкм. Метод рентгеновской литографии 8, повидимому, наиболее перспективен в массовом производстве ИС с субмикронными размерами элементов. Рентгенолитография, как технология формирования структур суперсложных СБИС с минимальными размерами элементов на уровне десятых долей микрона, находится сейчас в заключительной фазе исследований и разработок. Создан ряд рентгенолитографических систем для одновременного и пошагового мультиплицирования, использующих яркие источники мягкого ретгеновского излучния Рб, ЯЬ. У, Си, А1, Заканчивается сооружение специализированных накопительных колец для получения мощных потоков синхротронного излучения. В Японии, например, строятся или проектируются промышленных предприятий, оснащенных установками рентгенолитографии . Шотки длиной 0, мкм. Это первые серийные приборы, изготовленные с помощью ренгенолитографичекой установки пошагового мультиплицирования с синхротронным источником излучения . Из приведенных данных видно, что рентгенолитография может быть использована в промышленном производстве сверхбольших интегральных схем. Кроме того это единственная литографическая технология, которая легко приспосабливается к уменьшению геомезрии рисунка схемы. Поэтому при отработке технологии изготовления магнитных интегральных схем МИС на цилиндрических магнитных доменах ЦМД важное значение отдавалось рентгеновской литографии. Тем более, что для технологии СБИС ЦМД с уровнем разрешения 0,5 мкм не существует ограничений, связанных с минимальными размерами элемента в ячейке памяти 1. Точечные источники рентгеновского излучения. Исходя из целей, стоящих перед электронной техникой, рентгенолитография будег развиваться по двум направлениям в зависимости от производительности, размеров элементов и типов совмещения ,. Первое направление использование рентгеновского излучения с
длиной волны X 4 г л, получаемое от рентгеновских установок с вращающимися анодами из Р1 Мо, 6, Бц , А1, Си, обеспечивающего надежный, досгаточно дешевый способ изготовления схем с размерами 0,5 ь 1. Джсм2 негативных резистов, обеспечивающих разрешение 0,5 мкм при времени экспонирования 1 мин. А, изготовление схем с размерами элементов 0, ч 0,5 мкм, использование менее чувствительных, но обладающих высокой разрешающей способностью позитивных резистов типа РММА полиметилметакрилат и более сложных систем совмещения, обеспечивающих изготовление многослойных структур с субмикронными размерами элементов. Рассмотрим подробно развитие этих направлений. В настоящее время в качестве точечного источника рентгеновского излучения используются установки с анодами из меди, алюминия, молибдена, кремния, родия, палладия, серебра. В процессе рентгенолитографии рис. Окно вакуумной камеры изготавливается из относительно прозрачного для рентгеновского излучения материала лучше всего бериллия и отделяет камеру с высоким вакуумом дя электронной пушки ог камеры дя экспонирования, которая заполняется гелием или откачивается до давления не хуже 1. Па. При экспонировании в рентгенолитографии учитываются следующие параметры бдиаметр фокусного пятна электорнного пучка, Ярасстояние от фокуса до шаблона, 5величина зазора между шаблоном и рабочей пластиной, которые обычно выбираются таким образом, чтобы сократить время экспонирования и получить минимальные, по сравнению с шириной линии воспроизводимого рисунка, размытость изображения 5 Эб Я и искажения геометрии рисунка А БЬ 2Я Ь диаметр рабочей пластины. Это вполне достижимо при б 1 мм, Я см, и Б мкм данное значение Э принято для того, чтобы не допустить контактирования маскирующего слоя шаблона и выступов на рабочей пластине . Рис. Схема процесса рентгенолитографии. При рассмотрении параметров рентгеновской установки экспонирования необходимо учитывать, что рентгеновское излучение последовательно поглощается материалом окна вакуумной камеры, шаблоном и затем резистом. Поэтому в качестве материала для окна вакуумной камеры используют бериллиевую фольгу или полимерные пленки, т.