Литографические процессы в технологии интегральных схем

Литография (от греческого lithos — «камень» и grapho— «пишу», «рисую») — способ формирования рельефа (рисунка) в слое металла, диэлектрика или полупроводника. Процесс литографии осуществляется с использованием специальных материалов - резистов, чувствительных к внешнему облучению и способных при этом переходить в нерастворимое устойчивое к действию травителей состояние (негативные резисты) или, наоборот, разрушаться (позитивные резисты).Основная характеристика процесса литографии - разрешающая способность, то есть способность раздельно воспроизводить мелкие элементы рисунка. Обычно разрешающая способность оценивается по минимальной ширине воспроизводимой линии и определяется преимущественно способом экспонирования резиста и длиной волны воздействующего на него излучения. Теоретики говорят, что предел разрешающей способности - половина длины волны экспонирующего излучения. Всему виной - дифракция света. Практика подтверждает эти теоретические предпосылки. По мере увеличения требований к уровню разрешения литографического процесса длина волны используемого излучения становится все меньше.

Оптическая литография или фотолитография обычно использует излучение с длиной волны λ = 0,36-0,45 мкм. Если поделить пополам это значение, получим теоретически возможное разрешение рисунка микросхемы. На практике оно будет несколько хуже (1-2 мкм). Такой уровень разрешающей способности достаточен для получения большей части современных печатных плат (носителей микросхем), но уже недостаточен для большинства современных интегральных микросхем.

Маленький шажок вперед позволило сделать использование глубокого ультрафиолетового излучения (λ = 0,2- 0,3 мкм). Появилась возможность воспроизводить элементы с размерами 0,5 - 0,8 мкм и менее. Большой шаг вперед позволило сделать использование иных, более коротковолновых излучений (рентгенолитография, электронолитография).

Рентгенолитография (λ = 0,2 - 10 нм) — один из наиболее высокоразрешающих методов литографии. Она позволяет получить рисунок

с размерами элементов 0,1 мкм и менее.

Электронная литография обладает наиболее высокой разрешающей способностью. Дебройлевская длина волны электрона (электрон - это еще и - волна) менее 0, 1 нм. И эффекты дифракции, ограничивающие

разрешающую способность электронной литографии, очень малы. Но имеются и другие осложняющие факторы, например, рассеяние электронов в слое резиста, их отражение от подложки, поэтому реально достижимый уровень разрешения хуже. Наибольшее практическое значение получила сканирующая электронная литография. Ее основное достоинство —отсутствие специальных шаблонов для создания требуемой топологии интегральных схем.