Спосіб формування топологічних зображень мікроелектронних пристроїв

1. Спосіб формування топологічних зображень мікроелектронних пристроїв методом подвійної фотолітографії, який включає нанесення на напівпровідникову пластину плівки матеріалу, в якій формуватимуть топологію елементів IC або МСТ, нанесення фоторезисту, експозицію і операції травлення фоторезисту та плівки у немаскованих фоторезистом місцях з наступним зняттям фоторезисту, що складають першу фотолітографію, який відрізняється тим, що введено додаткове нанесення фоторезисту, експозиції, травлення фоторезисту та плівки у немаскованих фоторезистом місцях, тобто введена друга фотолітографія, при цьому малюнок топології елемен U 1 3 18536 4 довжиною хвилі спектральної чутливості фоторекомбінованої маски типу фоторезист плюс плівка зистів і складають 0,8-1,2мкм. Точність суміщення при створення елементів "вікно" дозволяє суттєво для проекційної фотолітографії є достатньо висозменшити мінімально допустимі топологічні розмікою і становить 40-100нм. Дозволяюча здатність ри і одержувати їх на рівні 100-200нм і менше з електронно-, іонно-, та рентгенолітографічних мевикористанням стандартної проекційної літографії. тодів літографії знаходиться на рівні 0,1-0,2мкм, Мінімальні топологічні розміри при цьому не залеале ці методи є достатньо дорогими, малопродукжать від довжини хвилі експонуючого випромінютивними і технічно складними, що обмежує сферу вання, а визначальною є лише точність суміщенїх застосування. ня. Найбільш близьким технічним рішенням, приСуть даної корисної моделі детально пояснюйнятим авторами за найближчий аналог, є метод ються фігурами 1-8, де показані поперечні перетиподвійної фотолітографії формування топологій ни структури ІC і скорочену базову послідовність резисторів, провідників і контактних площадок [2] технологічних операцій для двохстадійної фотолідля мікрозбірок та гібридних ІC невисокого рівня тографії та зміщеним малюнком топології маски інтеграції. В цьому методі контури (топологія) плівдля другої стадії фотолітографії. кових елементів створюються послідовним селекНа фігурах 1-4 зображено формування запротивним травленням 2-х типів плівок, не захищених понованим способом плівкових топологічних елефоторезистом. При цьому плівки мають відмінні ментів, а на фігурах 5-8 - топологічних елементів селективності травлення. Цей метод має добру типу "вікно в плівці" та "еволюція" зменшення розточність самосуміщення, але так само, як і попемірів топологічних елементів від мікрометрових до редні методи контактної чи проекційної фотолітогсубмікрометрових та нанометрових відповідно для рафій не дозволяє формувати субмікронні чи наелементів типу "плівка" від "А" до "а" і типу "вікно" нометрові розміри топологічних елементів ІC. від розміру "Б" до розміру "б". В основу корисної моделі пропонованого споНа фігурах 1-8 цифрами позначені: 1- плівка собу поставлене завдання зменшення геометричфоторезисту першої фотолітографії; 2- кремнієва них розмірів до субмікронного та нанометрового плівка, наприклад, в структурі "кремній-надіапазонів при формуванні топологічних елементів ізоляторі" (КНІ), в якій формуватимемо топологічІC та МСТ. ний елемент із субмікронними розміром; 3- окисна Поставлене завдання вирішується тим, що в плівка; 4- напівпровідникова пластина; 5- плівка способі формування зображення топології метофоторезисту другої фотолітографії; 6- плівка нітдом подвійної фотолітографії, який включає нанериду кремнію; 7- плівка окислу кремнію, в якій фосення на напівпровідникову пластину плівки матермують топологічний елемент типу "вікно". ріалу в якій формуватимуть топологію елементів Технологічний процес формування зображень ІC або МСТ, нанесення фоторезисту, експозицію і плівкових топологічних елементів ІC і МСТ є наоперації травлення фоторезисту та плівки у немаступний: на напівпровідникову пластину послідовскованих фоторезистом місцях з наступним знятно нанесені окисел кремнію -3, рекристалізована тям фоторезисту, що складають першу фотолітогполі-кремнієва плівка (КНІ) -2 і фоторезист 1. В рафію, в якому, згідно із корисною моделлю, результаті експозиції і першої проекційної фотолівведено додаткову операцію нанесення фоторетографії одержуємо плівковий топологічний елезисту, експозиції, травлення фоторезисту та плівки мент із розміром "А", наприклад -1,2мкм, як покау немаскованих фоторезистом місцях, тобто другу зано на Фіг.1. Наступне, знімаємо перший фотолітографію, при цьому малюнок топології фоторезист. В результаті другої фотолітографії елементів із маскуючого фоторезисту для другої плівка фоторезисту 5 маскує плівку 2 на задану фотолітографії, є наперед зміщеним на задану величину розміру топологічного елемента, який величину та в заданих координатах відносно тонеобхідно отримати, як показано, на Фіг.2, наприпології елементів плівки одержаних в процесі перклад, 150нм. Величина перекриття задається на шої фотолітографії. стадії проектування топології ІC або елементів Поставлене завдання досягається також тим, МСТ. що на першу плівку, в якій формуватимуть тополоСуміщення на цій стадії проводять до базових гічний елемент, наносять другу допоміжнознаків суміщення проекційної фотолітографії потехнологічну плівку, при цьому перша плівка є сепередньо утворених на так званій "нульовій" фолективно стійкою при травленні другої плівки, натолітографії. носять фоторезист, проводять його експозицію, В результаті наступної технологічної операції витравлюють фоторезист і другу плівку в незамассухого плазмохімічного травлення КНІ-плівки одекованих фоторезистом місцях, після чого знімають ржуємо плівку 2 розміром 150нм покриту фоторефоторезист і проводять другу фотолітографію, при зистом як зображено на Фіг.3. І завершальною є цьому малюнок топології елементів є зміщеним на операція зняття фоторезисту 5 та одержання зозадану величину і в заданих координатах відносно браження топології плівкового елемента із розмітопології елементів першої фотолітографії. Прором "а", що зображено на Фіг.4. водять експозицію, витравлюють фоторезист та Формування топологічних зображень типу "віктопологічні елементи в першій плівці, які є немасно" є аналогічним до попереднього і зображено на ковані фоторезистом та другою плівкою. фігурах 5-8. На Фіг.5 зображено перетин пластини Формування зображення топології елементів із послідовно нанесеними плівками окислу кремнію ІC шляхом проведення двох послідовних фотолі7, нітриду кремнію 6 і фоторезисту 1 після проветографій з використанням маскуючих властивосденої першої фотолітографії та експонування з тей фоторезисту для елементів типу "плівка" або протравленим вікном у плівках фоторезисту 1 та 5 18536 6 нітриду кремнію 6. Топологічний розмір вікна ставаним способом топологічні елементи типу "вікно". новить величину Б (приблизно 1,6мкм). Після цих Були спроектовані набори тестових елементів з операцій проведено наступні- знято фоторезист 1 і початковими розмірами "А" і "Б" 1,6мкм для першої нанесено фоторезист 5 для проведення другої фотолітографії з використанням фотошаблонів фотолітографії, здійснено другу фотолітографію і стандартної проекційної фотолітографії із зменекспозицію як показано на фігурі 6 і таким чином, шенням зображення 10:1, а також набори тополощо фоторезист маскує більшу частину вікна. Нагічних тестових елементів із різними величинами ступною операцією є витравлювання вікна у плівці перекриття фоторезистом витравлюваних елемеокислу 7, при цьому маска є комбінованою із плівнтів із кроком 50нм. Результати виготовлення заки фоторезисту 5 та плівки нітриду кремнію 6. Посвідчують, що запропонованим способом з викоперечний переріз структури після витравлювання ристанням стандартної проекційної літографії вікна в окислі зображено на фігурі 7. Наступними є можливо отримувати стабільно топологічні елемепослідовні операції зняття фоторезисту 5 та маснти на рівні 150-100нм. Даний спосіб може мати як куючої плівки нітриду кремнію 6, в результаті яких промислове застосування, так і в науковоотримуємо вікно у плівці окислу з топологічним дослідних роботах для формування субмікронних розміром "б" як показано на фігурі 8. Одержаний розмірів елементів ІC і виробів МСТ використовузапропонованим способом топологічний розмір "б" ючи доступну, відносно дешеву і добре відпрацьопрактично в 5-10 і більше разів може бути меншим вану стандартну проекційну фотолітографію і сухі за розмір "Б". плазмохімічні процеси травлення плівок. Для практичної перевірки запропонованого Джерела інформації: способу були використані лазерно1. "Технология СБИС" под редакцией С. Зи, в рекристалізовані структури кремній-на-ізоляторі 2-книгах, Москва, "Мир", 1986г., с.359 (книга1). (КНІ) з товщиною кремнієвої плівки 0,2мкм, в яких 2. М.Ф. Пономарев, Б.Г. Коноплев "Конструиформували топологічні елементи типу затвор рование и расчет микросхем и микропроцессоМОН-транзистора, а також плівки окислу кремнію ров", М., "Радио и связь", 1986г., с.89-93. товщиною 0,4мкм, в яких формували запропоно Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601