Технология фотолитографии (изготовление микросхем)

Это обусловлено, с одной стороны, тем, что существующие системы моделирования процессов фотолитографии являются громоздкими в силу своей универсальности, неоднозначными в настройке и обладают очень низким быстродействием. С другой стороны, эти системы слабо связаны с используемым контрольным оборудованием, что не позволяет проводить предварительную обработку дефектов топологии с целью минимизации количества моделируемых фрагментов топологии.Учитывая изложенное выше, перспективным является новый подход к процессу производства фотошаблонов, обеспечивающий возможность оперативной оценки фотолитографической значимости дефектов топологии без выполнения операции проекционного переноса изображения на полупроводниковую пластину.Обобщенная модель традиционных технологических процессов. Традиционная схема процесса изготовления оригиналов топологии на фотошаблонах (рис.) предполагает наличие следующих технологических операций [4]:•подготовку данных;•первичное формирование топологических структур на фотошаблонах (Frontendofline);•заключительное формирование топологических структур на фотошаблонах (Backendofline).Подготовка данных включает в себя преобразование проектных данных из формата системы проектирования в форматы технологического оборудования, а также аугментацию и верификацию данных. Процесс аугментации имеет все большее значение при уменьшении технологической проектной нормы, так как позволяет вводить в проектные данные топологические структуры, обеспечивающие возможность повышения контраста изображения и корректировку формы элементов топологии, что в совокупности дает возможность улучшить фотолитографическое разрешение без уменьшения длины волны экспонирующего излучения или увеличения числовой апертурыТопологический синтезоптической системы. Это, в свою очередь, приводит к снижению значения коэффициента k1 в соотношении Рэлея для разрешения оптических систем (1) [5] за счет коррекции оптической близости, а также за счет введения фазосдвигающих элементов, обеспечивающих увеличение контраста критических элементов топологии [6]:(1)где R – разрешение оптической системы; λ – длина волны экспонирующего излучения; NA – числовая апертура оптической системы; k1 – коэффициент, определяющий технологический уровень компонентов системы.Рис. 6. Традиционная схема процесса изготовления оригиналов топологии на фотошаблонахК группе Frontend традиционно относятся операции генерирования изображений, процессы химической обработки (проявление фоторезиста, травление маскирующего покрытия), контроля критических размеров и совмещаемости комплектов фотошаблонов, т. е. те операции, которые относятся к части технологического процесса, связанной с первичным формированием топологического рисунка интегральной схемы на фотошаблоне.Операции контроля критических размеров и совмещаемости относятся к группе Frontend, так как используются при отработке технологии первичного формирования топологии и соответственно являются его составной частью.К группе Backend относятся процессы, связанные с заключительным формированием топологических структур и изделия в целом, процессы автоматического контроля топологических структур на соответствие топологии, исправления дефектов топологических структур, финишной отмывки и нанесения пленочной защиты топологического рисунка.Процесс исправления дефектов объединяет две технологии: технологию лазерностимулированного осаждения металлоорганического вещества из газообразной фазы, позволяющую исправлять прозрачные дефекты, а также технологию испарения участков металлизированного масочного покрытия при помощи короткоимпульсного лазерного излучения (с длительностью импульса от десятков наносекунд до сотен фемтосекунд), обеспечивающую исправление непрозрачных дефектов. Особенностью этих процессов является ухудшение параметров стойкости исправляемых участков маски по сравнению с технологией генерирования изображений и, как следствие, уменьшение процента выхода годных, а также снижение надежности и долговечности фотошаблонов [7]. Наиболее существенными причинами этих негативных процессов являются:•ухудшение адгезии маскирующего покрытия;•увеличение толщины маскирующего покрытия, создающее локальные теневые зоны, которые повышают неравномерность освещенности при последующем проекционном переносе изображения с фотошаблона;•рост вероятности появления так называемых мягких дефектов (softdefects), представляющих собой незафиксированные частицы маскирующего покрытия под пленочной защитой фотошаблона.Описание нового подхода. Новый подход к организации производства оригиналов топологии полупроводниковых приборов на фотошаблонах основан на применении имитационных моделей процесса проекционного переносатопологических структур с фотошаблона на полупроводниковую пластину. Данный подход позволяет определить степень влияния обнаруженного дефекта на технологический процесс проекционного переноса изображения с фотошаблона на полупроводниковую пластину и существенно повысить процент выхода годных, что особенно важно при субстананометровых технологиях. Большая часть дефектов, обнаруживаемых на фотошаблонах, не прорабатывается на полупроводниковых пластинах, поэтому использование средств оперативного моделирования делает процесс изготовления фотошаблонов существенно более дешевым и надежным.ЗаключениеПроведен аналитический обзор существующих технологий, позволяющих создавать МИС для использования. GaAs МИС занимают лидирующее положение в радиоэлектронных системах военного и космического назначения за счет таких преимуществ, как надежность, высокие рабочие частоты и температурная стабильность, а также обладает более высокой подвижностью электронов, которая позволяет устройствам работать на частотах до 250 ГГц.Приборы на основе GaAs генерируют меньше шума, имеют более высокую радиационную стойкость.Кремниевые полупроводниковые технологии очень критичны к высоким рабочим температурам. При повышении температуры в КМОП-структурах возникают существенные проблемы: рост тока утечки за счёт наличия биполярных транзисторов; возникновение утечки через оксидную изоляцию затвора с возможностью её разрушения; возникновение диффузии металлов из мест распайки выводов кристалла и металлизированных участков поверхности в полупроводник.Библиографический списокЧерепахин А.А. Материаловедение. Учебник. Серия: Среднее профессиональное образование. – М.: Инфра-М, КУРС, 2017. – 336 с. Евдокимов Г.М., Аваева Л.Г., Ревзин Г.Г., Тетеревятников А.С.FAB LAB технология прототипирования изделий электронной техники с использованием фотолитографии.В сборнике: Будущее машиностроения России Сборник докладов Восьмой Всероссийской конференции молодых ученых и специалистов. 2015. С. 358-362.Боброва Ю., Андроник М., Щербаков В., Китаев И. Фотолитография в технологии изготовления плат силовых модулей специального назначения //Технологии в электронной промышленности. 2016. № 2 (86). С. 31-34.Балан Н.Н. Технологии дифракционной коррекции изображения в разработке фотошаблонов для УФ фотолитографии.В книге: Голография. Наука и практика XIV международная конференция HOLOEXPO 2017: тезисы докладов. Общество с ограниченной ответственностью "Микро и наноголографические системы". 2017. С. 169-175.Медведев А., Сержантов А. Иллюстрированная технология печатных плат. Двусторонние печатные платы с металлизацией отверстий // Технологии в электронной промышленности. 2015. № 1 (77). С. 30-37.Усачев Д.Е. Выбор технологии изготовления полимерных световодов интегрированных в печатную плату для вычислительных систем.В сборнике: Научная сессия ГУАП Сборник докладов. В 3-х частях. 2018. С. 185-191. Шардаков В.М. Использование мультимедийных технологий для получения трехмерных изображений //Theoretical & AppliedScience. 2017. № 8 (52). С. 122-124.