Файл: Курносов, А. И. Технология производства полупроводниковых приборов учеб. пособие.pdf

стимая концентрация цианистого водорода в воздухе 0,0003 мг/л. Признаки легкого отравления цианидами — головная боль, тош­ нота, сердцебиение. При тяжелых отравлениях начинаются судо­ роги и человек теряет сознание. В случае отравления пострадав­ шего необходимо вынести на свежий воздух, ввести ему внутрь 30—40 см3 3%-ного водного раствора перекиси водорода или дать

вдыхать нашатырный спирт.

Все нейтрализующие вещества должны находиться рядом с ра­ бочим местом.

§ 2.6. Получение деионизованной воды

При составлении травителей, электролитов и отмывке полупро­ водниковых пластин и кристаллов используют деионизованную во­ ду. Если в воде присутствуют примеси, то они адсорбируются по­ лупроводником, что ведет к ухудшению электрических характери­ стик, стабильности параметров и надежности приборов.

В табл. 2.5 приведены данные о поверхностной плотности ато­ мов некоторых элементов, адсорбирующихся германиевыми и крем­ ниевыми пластинами после обработки в пергидроле, растворе ед­ кого кали и смеси азотной и плавиковой кислот, содержащих до­ бавки этих элементов. Промывка пластин в дистиллированной воде практически не уменьшает количество адсорбированных атомов, а иногда даже увеличивает его (табл. 2.6). Поэтому промывочную воду подвергают тщательной очистке — деионизации.

Удаление неорганических примесей. Деионизованную воду, ис­ пользуемую в полупроводниковом производстве, обозначают двумя марками. Для получения воды марки Б вода должна пройти пред­ варительную очистку дистилляцией и иметь удельное сопротивле­ ние не ниже 0,1 Мом-см. Для получения воды марки А предвари­

Для удаления неорганических примесей используют ионообмен­ ные смолы. Все неорганические примеси находятся в воде в виде ионов — катионов Fe2+, Cu+2, Na+ или анионов N 0^, СИ, SO;- и др. Существуют два типа смол: катиониты, связывающие катио­ ны, и аниониты, связывающие анионы. Их условные обозначения имеют вид: R—Н и R —ОН соответственно, где R — органический радикал. Смолы гранулированы в шарики размером 3—5 мм. Пер­ воначально вода поступает в колонку с катионнтовой смолой, где происходит связывание положительно заряженных ионов М+ путем замещения ими протонов, входящих в состав смолы:

63

( Я - Н Н - М + - Ч Я - М ) + Н+.

Затем вода поступает во вторую колонку, где происходит свя­ зывание отрицательно заряженных ионов И- путем замещения ими гидроксильной группы, входящей в состав анионита. Для двухва­ лентных ионов:

Протоны и гидроксильные радикалы соединяются в молекулу воды:

Н+ + ОН~-> Н20.

64

Измерение удельного сопротивления воды. О чистоте воды су­ дят по величине ее удельного сопротивления, которое в значитель­ ной степени зависит от температуры. Собственное сопротивление воды при температуре 20°С составляет 24 Мом-см. На рис. 2.10

ГЛАВА ТРЕТЬЯ

ФОТОЛИТОГРАФИЯ

§ 3.1. Основные сведения о фотолитографии

Фотолитографию широко используют в технологии производства полупроводниковых приборов и интегральных схем; ее применяют для нанесения на поверхность обрабатываемой полупроводниковой пластины одновременно большого числа одинаковых рисунков за­ данных конфигураций элементов.

Сущность процесса фотолитографии заключается в следующем. На поверхность специально обработанной пластины кремния нано­ сят тонкий слой фоточувствительного лака — фоторезиста. После подсушки на пластину помещают фотошаблон — стеклянную фото­ пластинку с предварительно нанесенным на ней рисунком, кото­ рый необходимо «перевести» на пластину. Освещение пластины с фоторезистом через фотошаблон приводит к задубливанию откры­ тых участков фоторезиста; остальная часть фоторезиста легко смы­ вается в соответствующих растворителях. Через образовавшиеся в фоторезисте окна производят химическую обработку (травление) незащищенных участков поверхности пластины полупроводника или пленок (диэлектрических, металлических, полупроводниковых), на­ несенных на нее. Так осуществляют перенесение рисунка с фото­ шаблона на поверхность пластины, причем использование лишь фотографических и химических процессов обеспечивает возмож­ ность групповой обработки.

Результаты и возможность фотолитографической обработки на­ ходятся в прямой зависимости от свойств фоторезистов, качества используемых фотошаблонов, степени отработанности всех техно­ логических операций, характеристик используемого оборудования.

§ 3.2. Фоторезисты

Ф о т о р е з и с т а м и называют светочувствительные вещества, устойчивые к воздействию кислотных и щелочных травителей.

Назначение фоторезистов заключается в образовании на по­ верхности полупроводниковой пластины тонкой защитной пленки нужной конфигурации, получающейся в результате светового воз­ действия на отдельные участки пленки. После проявления пленки фоторезиста часть ее (нужного рисунка) остается на поверхности полупроводниковой пластины и служит маской при последующих технологических процессах.

67

По способу образования рисунка на поверхности полупроводни­ ковой пластины фоторезисты подразделяют на две основные груп­ пы: негативные и позитивные.

Негативные фоторезисты под действием света образуют нера­ створимые участки рисунка на поверхности пластины и после про­ явления остаются на ее поверхности. Рисунок фоторезиста на по­ верхности пластины представляет собой негативное изображение оригинала (фотошаблона).

Позитивные фоторезисты, наоборот, под действием света обра­ зуют растворимые участки, в этом случае рисунок оригинала в точ­ ности повторяется на поверхности пластины.

В качестве негативного фоторезиста в полупроводниковой тех­ нологии применяют состав на основе сложного эфира поливинило­ вого спирта и коричной кислоты — поливинилциннамат (ПВЦ). Максимальная светочувствительность фоторезиста ПВЦ лежит в ультрафиолетовой области спектра. Готовый фоторезист ПВЦ представляет собой порошок белого или желтоватого цвета, раст­ воряющийся в органических составах — растворах толуола с хлор­ бензолом, ацетата метиленгликоля с метаксилолом.

Кислостойкость слоев фоторезиста ПВЦ по отношению к при­ меняемым в полупроводниковой технологии травителям на основе плавиковой и азотной кислот не очень высока. Так, например, на кремнии с защитным слоем фоторезиста толщиной 0,5 мкм удается вытравить рельеф на глубину не более 10 мкм, а на германии — 40 мкм. Наибольшее применение фоторезист ПВЦ находит в пла­ нарной технологии для защиты двуокиси кремния от травителя, состоящего из плавиковой кислоты, фтористого аммония и воды.

Фоторезист ФН-11 — раствор циклокаучука, фотосшивающего агента и смеси ксилола с толуолом; применяют его в процессах фотолитографии металлов: меди, стали, хрома, анодированного алюминия. В качестве фотосшивающего агента используют 2 ,6 -бис-(4 азидобензаль)-4 метилциклогексанона. По внешнему виду фоторезист ФН-11 представляет собой прозрачную жидкость светлокоричневого цвета. Вязкость его равна 7—9 сст. Разрешающая способность фоторезиста при

я содержит в качестве светочувствительной добавки 2,6-ди-(4 азидобензаль)-4

ола и 28,2 вес. % п-ксилола. Фоторезист ФН-103 является негативным и приме­ няется при фотолитографических процессах изготовления пленочных микросхем, твердых монолитных интегральных схем, печатных плат, масок, а также в каче­

фоторезиста от 11 до 15 сст. Показатель преломления 1,5. Плотность фоторези­ ста 0,85—0,89 г/см3. Разрешающая способность при толщине пленки фоторезиста

1,5 мкм равна 50 лин/мм.

В качестве позитивного фоторезиста используют состав, состоя­ щий из 1,2-нафтохинондиазида (2)-5-сульфоэфира новолака с раз­ личными полимерами. Растворителями служат спирты, кетоны, аро­

68