A technológiában a fotolitográfiás lépés ismétlődik Fabrication of pmos (poly gate) transistor 4 level mask set. Source Gate Drain. Process sequence 1



Hasonló dokumentumok
A félvezetıgyártás ábrakialakítási módszerei Készítette: Fekete Zoltán, Dr. Fürjes Péter

Laboratóriumi gyakorlat az MTA TTK MFA MMS Laboratóriumában

ZH November 27.-én 8:15-től

MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Elektronikus Eszközök Tanszéke.

FÉLVEZETŐ ALAPÚ ESZKÖZÖK GYÁRTÁSTECHNOLÓGIÁJA

MEMS, szenzorok. Tóth Tünde Anyagtudomány MSc

MEMS eszköz: a tranzisztor elektromechanikus analógja

Természetes vizek, keverékek mindig tartalmaznak oldott anyagokat! Írd le milyen természetes vizeket ismersz!

Analitikai szenzorok második rész

Mikromechanikai technológiák

A mikromechanikai technológiák alapjai

Nyomtatott huzalozású lemezek technológiája

Mikromechanikai technológiák

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

VÉKONYRÉTEGEK ÉS ELŐÁLLÍTÁSUK

Lótuszvirág effektuson alapuló öntisztuló felületek képzésére alkalmas vízbázisú bevonat

Termékek mágnesezhető poros repedésvizsgálathoz. Hordozóanyagok, adalékanyagok, egyéb szerek

A projekt rövidítve: NANOSTER A projekt időtartama: október december

MEMS. Micro Electro Mechanical Systems Eljárások és eszközök. MEMS alkalmazási területei - szemelvények. MEMS technológiák, eljárások - Oxidáció

3D bútorfrontok (előlapok) gyártása

SOIC Small outline IC. QFP Quad Flat Pack. PLCC Plastic Leaded Chip Carrier. QFN Quad Flat No-Lead

Forgalmazó: IFOTECH Clean Kft. Telefon: AGS 3550 tutoprom Tartós Anti-Graffiti Bevonat

Bevonás. Az előadás felépítése

MEMS. Micro Electro Mechanical Systems Eljárások és eszközök. MEMS technológia kialakulása

Badari Andrea Cecília

Általános és szervetlen kémia Laborelıkészítı elıadás I.

Sav bázis egyensúlyok vizes oldatban

A projekt rövidítve: NANOSTER A projekt idıtartama: október december

Minta feladatsor. Az ion neve. Az ion képlete O 4. Szulfátion O 3. Alumíniumion S 2 CHH 3 COO. Króm(III)ion

Ragasztás, ragasztóanyagok. Kötés kialakulása kémiai úton. Kötés kialakulása kémiai úton. Kötés kialakulása kémiai úton

Oldódás, mint egyensúly

Műanyagok galvanizálása

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2.

Poliaddíció. Polimerek kémiai reakciói. Poliaddíciós folyamatok felosztása. Addíció: két molekula egyesülése egyetlen fıtermék keletkezése közben

Oldódás, mint egyensúly

Nagyhatékonyságú folyadékkromatográfia (HPLC)

Műanyagok tulajdonságai. Horák György

Plazmasugaras felülettisztítási kísérletek a Plasmatreater AS 400 laboratóriumi kisberendezéssel

A kén tartalmú vegyületeket lúggal főzve szulfid ionok keletkeznek, amelyek az Pb(II) ionokkal a korábban tanultak szerint fekete csapadékot adnak.

Korrózióálló acélok felületkezelési eljárásai. Pető Róbert

Tartalom. Történeti áttekintés A jelenség és mérése Modellek

Felületmódosító technológiák

Folyadékok. Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2. Általános anyagszerkezeti ismeretek Folyadékok, szilárd anyagok, folyadékkristályok.

Adatgyűjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb műszerei

Mikrohullámú abszorbensek vizsgálata

Pórusos polimer gélek szintézise és vizsgálata és mi a közük a sörgyártáshoz

Osztályozó vizsgatételek. Kémia - 9. évfolyam - I. félév

Oldatok - elegyek. Többkomponensű homogén (egyfázisú) rendszerek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

Katalízis. Tungler Antal Emeritus professzor 2017

A fény tulajdonságai

Integrált áramkörök/1. Informatika-elekronika előadás 10/20/2007

Radioaktív nyomjelzés

MIKROELEKTRONIKA, VIEEA306

Név: Dátum: Oktató: 1.)

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 2. Általános anyagszerkezeti ismeretek Molekulák, folyadékok, szilárd anyagok, folyadékkristályok

Textíliák felületmódosítása és funkcionalizálása nem-egyensúlyi plazmákkal

Szakértesítő 1 Interkerám szakmai füzetek A folyósító szerek viselkedése a kerámia anyagokban

Mikromechanikai technológiák

Oldatok - elegyek. Elegyek: komponensek mennyisége azonos nagyságrendű

LABORATÓRIUMI PIROLÍZIS ÉS A PIROLÍZIS-TERMÉKEK NÉHÁNY JELLEMZŐJÉNEK VIZSGÁLATA

Abszorpciós spektroszkópia

Elektrokémia. A nemesfém elemek és egymással képzett vegyületeik

Többkomponensű rendszerek I.

Fotoindukált változások vizsgálata amorf félvezető kalkogenid arany nanorészecskéket tartalmazó rendszerekben

ContiVanContact 200. ContiVanContact 100. Marketing

Az egyensúly. Általános Kémia: Az egyensúly Slide 1 of 27

HIDROFIL HÉJ KIALAKÍTÁSA

VEGYÉSZ ISMERETEK EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Fényérzékeny amorf nanokompozitok: technológia és alkalmazásuk a fotonikában. Csarnovics István

Laboratóriumi technikus laboratóriumi technikus Drog és toxikológiai

1. feladat Összesen: 8 pont. 2. feladat Összesen: 11 pont. 3. feladat Összesen: 7 pont. 4. feladat Összesen: 14 pont

Az atom- olvasni. 1. ábra Az atom felépítése 1. Az atomot felépítő elemi részecskék. Proton, Jele: (p+) Neutron, Jele: (n o )

KIVÁLÓ MINŐSÉG, GYÖNYÖRŰ BEVONAT!

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

1. feladat Összesen: 15 pont. 2. feladat Összesen: 10 pont

$% % & #&' ( ,,-."&#& /0, 1!! Félvezetk &2/3 4#+ 5 &675!! "# " $%&"" Az 1. IC: Jack Kilby # + 8 % 9/99: "#+ % ;! %% % 8/</< 4: % !

Művelettan 3 fejezete

Technikai adatlap - ABS UNI színek

Kolloidkémia 5. előadás Határfelületi jelenségek II. Folyadék-folyadék, szilárd-folyadék határfelületek. Szőri Milán: Kolloidkémia

A diplomaterv keretében megvalósítandó feladatok összefoglalása

TRIPSZIN TISZTÍTÁSA AFFINITÁS KROMATOGRÁFIA SEGÍTSÉGÉVEL

Hőkezelő technológia tervezése

Technikai adatlap - ABS UNI színek

Az elektromos kettősréteg. Az elektromos potenciálkülönbség eredete, értéke és az azt befolyásoló tényezők. Kolloidok stabilitása.

Integrált áramköri technológia

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 5. Általános anyagszerkezeti ismeretek Fémek, ötvözetek

SZERVES KÉMIAI REAKCIÓEGYENLETEK

Kiss László Blog:

PenCure Nagy teljesítményű, párhuzamos sugarú, polimerizációs lámpa

1. feladat Összesen: 18 pont. 2. feladat Összesen: 9 pont

FÉLVEZETŐ ALAPÚ ESZKÖZÖK GYÁRTÁSTECHNOLÓGIÁJA

Burkolati jelek Elvárások és lehetőségek

Útburkolati jelek. Elvárások és lehetőségek. Hajas Ákos

Gyors prototípus gyártás (Rapid Prototyping, RPT)

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013. (III. 28.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

A kén kémiai tulajdonágai, fontosabb reakciói és vegyületei

KEIM Ecosil-ME. Legjobb műszaki teljesítmény erősen igénybe vett belső helyiségekhez

VASTAGRÉTEG TECHNOLÓGIÁK

Chrome Style technology. 100%-os króm megjelenés.

Átírás:

1 2 Fotólitográfia Egy sok lépésből álló művelet, amely során először lakk ábrák kialakítása történik fény hatására egy fényérzékeny bevonatban. Ezután ezt a mintázatot visszük át különböző vékonyrétegekbe. ( SiO 2, S 3N 4, Al, Pt, Au, Cr, Ti) 1.Lakk ábra kialakítása fényérzékeny lakk rétegre u.v. fényt vetítünk egy krómmaszkon keresztül egy optikai rendszer segítségével. A megvilágított területen fotókémiai reakció játszódik le. Ez az ábra válik láthatóvá a lakk előhívásakor. 2. Mintázat átvitele a vékonyrétegbe (Marások) A fenti reakció eredményeképpen kapott lakkábra közötti területeken a vékonyréteg eltávolítása nedves, vagy száraz kémiai marással történik. 3 4 Fotómaszk: króm maszk A maszk készítése: optikailag sík üveglap + Cr réteg (feketített) + fotólakk lézer sugárral meghatározott helyeken megvilágítják a lakkot a számítógépes program irányításával fotólakk előhívása, Cr réteg kimarása a lakkal nem fedett területekről Maszk tervezése: az átlátszó/ nem átlátszó részek megadása. A kívánt ábra felülnézeti képe Példa: termolelem tervezése A technológiában a fotolitográfiás lépés ismétlődik Fabrication of pmos (poly gate) transistor 4 level mask set Source Gate Drain Egy mai CMOS tranzisztor előállításához kb. 25 maszk szükséges. 5 6 Process sequence 1 Grow field oxide Oxidation Process sequence 2 Grow gate oxide Oxidation Poly-Si Lithography & Etching Deposit poly-si by LPCVD Deposition 1

7 8 Process sequence 3 Etch poly-si Source/Drain doping Ion implantation Process sequence 4 Dopant drive-in Diffusion Etch Gate oxide Self-align process!! Strip backside Etching 9 10 Process sequence 5 3rd mask for contact opening oxide etch 4th mask for Al patterning Process sequence 6 Sintering (400C, N2:H2) Metallization Al deposition Testing 11 12 Ábra kialakításhoz szükséges ismeretek áttekintése 1. Megvilágító rendszerek, optikai felbontóképesség 2. Fotólakkok optikai tulajdonságai és működési mechanizmusa (pozitív, negatív), fotókémiai reakciók 3. Fotólitográfiai műveletsor 4. Újabb eljárások (nanolitográfia) 1. Megvilágító rendszerek MINTÁZAT ÁTVITEL, MASZK MÁSOLÁS (a) Kontakt megvilágítás (b) Proximity megvilágítás (c) Vetítő lencsés rendszerek A megvilágító fényforrás, nagynyomású Hg gőz lámpa spektruma: 2

13 1.1 KÉPÁTVITEL KONTAKT MÁSOLÁSSAL; 1.2. KONTAKT ÉS PROXIMITY MASZK MÁSOLÁS FELBONTÓKÉPESSÉGE Az optikai rendszer felbontókpessége 15 1.3 Vetítős (projekciós) eljárások Monokromatikus fényt alkalmazhatnak, következmény az állóhullám effektus, vagyis a lakkban tovahaladó monokromatikus fényben intenzitása maximumok és minimumok alakulnak ki a felületre merőleges irányban 17 16 A lakk törésmutatója (1,5-1.6), emiatt a lakkban a hullámhossz lecsökken, így az egyes vonalak egymástól való távolsága kisebb, mint az alkalmazott fény hulllámhossza 14 18 Scanners and steppers Scanners and steppers use different techniques for exposing a large wafer with a small image field. The smaller imaging field simplifies the design and manufacture of the lens, but at the expense of a more complicated reticle and wafer stage. Step-and-scan technology is the technology of choice today for below 250nm manufacturing. 3

19 20 2. FÉNYÉRZÉKENY LAKKOK MŰKÖDÉSI MECHANIZMUSA Látens kép alakul ki a fényérzékeny lakk rétegben Exponálás UV fénnyel, egyenletes megvilágítás NEGATÍV FOTOLAKK A fény hatására a lakk polimerizálódik, oldhatatlanná válik az előhívó oldattal szemben Előhívás nedves kémiai úton Maszk: üveg hordozón króm bevonat Si szubsztrát POZITÍV FOTOLAKK A fény hatására elbomlik az inhibitor, az előhívó oldat csak az exponált területet oldja ki 2.1 POZITÍV FOTÓLAKKOK ELŐNYEI: Általánosan használatos az IC iparban. Alkalmas nagy felbontásra, Ellenáll a plazma-műveleteknek. FŐBB KOMPONENSEI: Nem fényérzékeny fenol alapú filmképző polimer (novolakk) vízben oldódik Fényérzékeny makromolekula, a vízben való oldódást gátolja (30-50%) Oldószer elegy régebben xilolt tartalamazott, ma csak észtereket: 2-metoxi 1-metil-etil acetát 2-metoxipropil acetát 21 22 2.1.1.A FILMKÉPZŐ POLIMER A fenol alapú polimerek aromás alkohol és formaldehid együttes kondenzációja során keletkeznek Hőkezelés hatására keményednek A legtöbb ilyen polimer könnyen oldódik alkáliák vizes oldatában pl: NaOH, KOH, NH4OH, TMAH 23 24 2.1.2.A FÉNYÉRZÉKENYÍTŐ (INHIBITOR) 2.1.3.A filmképző polimer és a fényérzékenyítő molekula felületkémiai tulajdonságai és oldhatósága A fenol alapú filmképző polimerek hidrofil tulajdonságúak (OHcsoport, oldhatóság vizes oldatokban) A fényérzékenyítő nem ionos molekula hidrofób tulajdonságú A fenti két komponens elegye hidrofóbbá válik, oldhatósága gátolt Fény hatására a fényérzékeny molekula átalakul savvá, (ionos disszociáció, oldhatóság vízben) 4

25 26 2.1.4.A filmképző polimer és a fényérzékenyítő molekula optikai tulajdonságai 2.1.5. A POZITÍV FOTÓLAKK LAKK OLDHATÓSÁGA 27 28 2.1.6. POZITÍV FOTOLAKK ÉRZÉKENYSÉGI GÖRBÉJE: 2.2 NEGATÍV FOTÓLAKKOK A görbe minden egyes pontjának felvételénél a hívási idő azonos volt Nemcsak az exponáló fény hullámhossza, hanem az az intenzitás különbség (logdlogdº) is befolyásolja a felbontóképességet amelynél a zéró és a teljes kioldahatóság megvalósul Újabban fejlesztették ki az SU 8 lakkot 3D alakzatok készítéséhez az ábra magassága 8-10x nagyobb a szélességnél: high aspect ratio (HAR). A nagy effektív felület lehetővé teszi nagyobb érzékenységű biosenzorok készítését Kíválóan terül, planarizál, mechanikailg és kémiailag stabil. Fotóaktivitása egy fényérzékeny katalizátor segítségével valósul meg: triarylsulfoniumhexafluroantimona te 10 wt% lakkábra oldalfal meredeksége a kontraszt( ) : 1/(logD-logD o ) =[log D / Do ] -1 Utólagos hőkezelés teszi teljessé a polimerizációt 29 30 SU8 negatív fotólakk alkalmazása 3. FOTÓLITOGRÁFIAI MŰVELETSOR 3.1. Megmunkálandó felület előkészítése 3.2. Lakkfelvitel 3.3. Lakkszárítás 3.4. Exponálás, 3.5. Előhívás 3.6. Exponálást követő hőkezelés 3.7. Lakkbeégetés 3.8. Megmunkálás (száraz, vagy nedves marás) a maszkoló fotólakk mintázat segítségével 3.9. Lakkeltávolítás, tisztítás 5

31 32 3.1. ELŐKÉSZÍTÉS: TISZTÍTÁS, FELÜLETKEZELÉS - RCA tisztítás 2 lépésben : Szerves anyagok eltávolítása: ammónia és hidrogénperoxid (NH 4OH:H 2O/1:5 + H 2O 2) Fémszennyeződés eltávolítása: sósav és hidrogénperoxid (HCl:H 2O/1:5 + H 2O 2) - Víznyomok eltávolítása: Dehidratálás: fizikailag kötött víz eltávolítása 300 o C-on Kémiailag kötött víz eltávolítása 900 o C-on - Felületkémiai tulajdonságok optimalizálása Cél hidrofób felület kialakítása 33 34 Hidrofób felület kialakítása Hidrofil felületekre egy mono-réteg felvitele (poláros/apoláros) HMDS - (CH3)3SiNHSi(CH3)3, (gőz v. folyadék) (hexametil-diszilazán) Felesleges lakk lepereg a forgás alatt 3.2. LAKKFELÖNTÉS Fotolakk Lakk adagoló Vacuum chuck Fordulatszám Lakkszárítás, formázás Lakk terítés Idő 35 36 Lakk felöntő és száritó (hot plate) berendezés A LAKKFELÖNTÉS HIBÁI - Striation (bordázat): sugárirányú színes vonalak, 30nm vastagság eltérés - Lakkperem: Vastagság eltérés a kerület mentén 100-1000nm vastagság eltérés (kör v. négyzetes hordozó) - Ellipszis alakú mintázat radiális irányban (pávaszem). Szilárd részecskék okozzák. Maszk szennyeződés 6

37 38 3.3. LAKKSZÁRÍTÁS Soft bake Lakkban megkötött oldószerek eltávolítása, a réteg tömörítése A hőciklus tipikusan 90-100C konvekciós kályhában és 100-120Cº hot plate-en Hot plate használata előnyös, mert gyors, nem zárja be az elpárologtatandó oldószer útját, ellenőrizhető. (Jó termikus kontaktus, sík felület), jól automatizálható Iparban mikrohullámú és IR kályhás szárítás is létezik fotolakk oldószer LAKKSZÁRÍTÁS SOFT BAKE folyt. Pontos hőmérséklet-idő paraméter betartása szükséges a lakkábra méretek reprodukálására A lakkvastagság kb. 25%-al csökken Az előhívás ideje függ a hőmérséklet-idő paraméterektől Oldódási sebesség (nm/sec) 400 300 200 Si szelet Hot plate chuck 100 50 60 70 80 90 100 Hőmérséklet (ºC) 39 40 3.4. Maszkillesztés MASZKILLESZTŐ BERENDEZÉS SZELET ÉS MASZK MOZGATÓ EGYSÉGÉNEK KERESZTMETSZETI KÉPE 41 42 MASZKILLESZTÉS MŰVELETE Karl Süss MA 6 maszkillesztő és exponáló berendezés 7

43 44 3.5 EXPONÁLÁS UTÁNI HŐKEZELÉS ÁLLÓHULLÁM EFEKTUS 3.6. A LAKK MINTÁZAT ELŐHÍVÁSA Az előhívó oldat összetétele, koncentrációja, hőmérséklete, az előhívó centrifuga fordulatszáma határozza meg az előhívás idejét (egy adott paraméter együttes alkalmazásánál: lakkvastagság, szárítás, exponálás, PEB hőkezelés). Előhívás ideje optimális, amikor a lakk réteget teljes vastagságában kioldjuk. Alulhívás és túlhívás esetén a lakk oldalfal dőlésszöge lecsökken, csökken a felbontóképesség. Ideális esetben a lakk oldalfalának meredekségét nem a hívás művelete, hanem a lakk minősége határozza meg. 1/(logD-logDo) =[log D/Do]-1 45 46 ELŐHÍVÓ BERENDEZÉS 3.7. BEÉGETÉS, HARDBAKE Stabilizálja az előhívott mintázatot A plasztikus folyás mértéke a hőmérséklettől függ Eltávolítja az oldószer maradványokat Bizonyos fokú stressz képződik a rétegben A lakkábra magasság-szélesség arányától függően változik a lakkábra laterális mérete Magasabb hőmérsékletű és hosszabb ideig tartó hőkezelés után nehezebb eltávolítani a lakkot 47 48 3.8. BEÉGETÉS, HARDBAKE 3.9. VÉKONYRÉTEG MARÁSOK Száraz (plazma) marások Követelmények: egyenletesség, szelektivitás, marási sebesség- és marási profil reprodukálhatósága. Vékonyréteg marások általában izotróp jellegűek A lakk tökéletes tapadása, a lakkréteg kémiai ellenállása a meghatározó: pozitív fotolakk csak savas marószerekre alkalmas Néhány példa: Termikus SiO 2, CVD SiO 2, LTO BHF 100nm/perc Kémiailag leválasztott Si 3 N 4 koncentrált foszforsavban 150 Cº-on 2-3nm/perc Vákuumgőzőlt Al Ásványi savak elegyében 45-50 Cº-on 400nm/perc Észter képződés a meg nem világított lakkrétegben Bulk egykristályok marása lehet izotróp és anizotróp is a marószer minőségétől függően. Itt a fotólakk nem alkalmas maszkoló rétegnek, hanem a SiO 2 vagy a Si x N y mintázatot használjuk, ezt kell először kialakítani a fotólitográfia segítségével. Száraz marások külön előadásban 8

49 50 3.10. LAKKELTÁVOLÍTÁS A nem beégetett, vagy alacsony hőmérsékleten beégetett lakkréteg és maradványai általában oldószerekben leoldhatók: - aceton - triklór-etilén - fenol alapú u.n. stripperek Plazma marás O2 plazmában, szerves maradványok eltávolítása n-metil-2pirrolidon (magas hőmérsékletű beégetés) Füstölgő salétromsav (magas hőmérsékletű beégetés) 4. NANOIMPRINTING 9