Московский государственный технический университет

им. Н.Э.Баумана.

Калужский филиал

В.В.Парамонов , А.В.Скипер

Методические указания по выполнению лабораторной работы

« Химическая обработка материалов. Травление через маску, перенос микроизображения методом травления. ( 4 часа )»

По курсу « Физическая химия материалов и процессов электронной техники»

Калуга , 2008г.

УДК 621.315.522

Данные методические указания издаются в соответствии с учебным планом специальности 2001.

Указания рассмотрены и одобрены кафедрой «Материаловедение »(ЭИУ4-КФ)

« » 2008 г. протокол №

Зав. кафедрой: В.Г.Косушкин

Методической комиссией Калужского филиала

« » 2008г. протокол №

Председатель методической комиссии А.В.Максимов

Рецензент

Авторы: к. х. н., доцент Парамонов Виктор Васильевич

старший преподаватель Скипер Андрей Владимирович

Травление – процесс химической обработки, который состоит в растворении поверхности твердого тела под действием кислотных или щелочных травителей. При травлении через маску, изменяя скорость травления по направлениям, можно добиться разных результатов: если скорость травления по глубине будет больше чем скорость по боковому направлению , то получим канавку или яму , а если наоборот , то получим боковое стравливание материала. С помощью травления через маску мы можем сами задавать нужный нам рельеф на поверхности подложки.

* Калужский филиал МГТУ им.Н.Э.Баумана 2008 г.

* Парамонов В.В. , Скипер А.В. 2008 г.

Стр.

1. Основные понятия 2

2. Методы переноса изображения в системе фоторезист –

подложка. Процессы травления. 4

1. Изотропное травление. 5

2. Анизотропное травление. 6

3. Плазменное травление. 7

1. Удаление фоторезистов и очистка подложек. 10

2. Методы «прямой» и «обратной» фотолитографии. 11

   1. Метод контактной маски.

• прямой вариант 11

• косвенный вариант 12

2. Метод селективного химического травления 15

5. Заключение 17

6. Список литературы 18

1. Основные понятия

Фотолитография - это процесс формирования на по­верхности подложки с помощью светочувствительного материала защитного рельефного покрытия с изображе­нием элементов схемы и последующего переноса изобра­жения на подложку.

Термин фотолитография образован от греческих слов фотос - свет, литос — камень и графо - пишу (рисую), что в переводе означает изготовление надписи (рисунка) с помощью света на камне. В полупроводниковое произ­водство этот термин попал из полиграфии, где с помо­щью фотолитографии (фотографических и химических процессов) рельефное изображение наносят на так на­зываемый литографский камень, который является фор­мой для печати.

Цель фотолитографии в полупроводниковом производ­стве - получение с высокой точностью рельефа по задан­ному рисунку в нанесенном на под-ложку тонкоплёночном покрытии или непосредственно на подложке. Тонко-пле­ночное покрытие может быть диэлектрическим (диоксид или нитрид кремния, силикатное стекло), металлическим (алюминий, медь, никель, золото) и полупроводниковым (кремний, германий), а в качестве подложек используют полупроводниковые (кремний, германий, арсенид гал­лия) и диэлектрические (керамику, стекло, ситалл, сап­фир) материалы.

Светочувствительные материалы, состоящие из орга­нических свето-чувствительных соединений, полимеров, растворителей и других добавок, используемые в фото­литографических процессах и изменяющие свою раство­римость при актиничном облучении, называют «фоторе­зистами» или «фотолаками».

Термин «фоторезист» по своему содержанию опреде­ляет свойства светочувствительной пленки, сформиро­ванной на подложке из растворов светочувствительных соединений и других компонентов, т. е. светочувст-витель­ность и устойчивость к воздействию агрессивных факто­ров. Однако на практике этим термином обозначают и растворы светочувствительных композиций.

Сущность фотолитографического процесса заклю­чается в следующем: на поверхности подложки (напри­мер, пластине окисленного кремния) фор-мируют тонкую пленку фоторезиста и экспонируют, т. е. воздействуют акти-ничным облучением через фотошаблон с изображе­нием элементов схем

(рис. 1).

В зависимости от характера изменения свойств при облучении фото-резисты подразделяются на негативные и позитивные. Если при экспони-ровании фоторезиста через фотошаблон в местах воздействия света пленка теряет растворимость (например, протекает реакция сшивания), то в резуль-тате последующей обработки со­ответствующим растворителем (проявление) с поверхно­сти подложки удаляются только необлучённые участки и на под-ложке возникает негативное изображение фото­шаблона: фоторезист остается на участках, соответст­вующих светлым полям фотошаблона. Такие фото-рези­сты называются негативными (рис. 1, А).

Позитивными называются фоторезисты, в которых под действием света протекают процессы, приводящие к появлению растворимости, например, в водно-щелоч­ных растворах. При облучении таких фоторезистов через фото-шаблон и последующем проявлении удаляются облученные участки слоя и на подложке образуется по­зитивное изображение фотошаблона (рис. 1, Б).

Рис. 1. Схема воспроизведения изображения методом фотолитографии

Фоторезист остается на участках подложки, соответствующих темным полям фотошаблона.

Последующее воздействие агрессивных факторов (на­пример, хими-ческое травление) позволяет удалять ма­териал, находящийся на участках, свободных от защит­ной маски фоторезиста, что обеспечивает воспроизведе­ние изображения элементов схем на подложке.