Фотолитография

Для выборочной диффузии необходимо выборочно либо наносить слой окиси, либо удалять его. Последнее проще, а потому используется гораздо чаще. С пластины кремния, целиком покрытой окисным слоем, фотолитографическим методом удаляется окисел с тех мест, где должна произойти диффузия. Для этого на кремниевую пластину, покрытую сплошным слоем окисла, наносится тонкая (около 0,7 мкм) пленка светочувствительного вещества (фоторезиста). Затем пластина накрывается стеклянной маской (фотошаблоном) с прозрачными и непрозрачными областями и облучается ультрафиолетовыми лучами. Под прозрачными областями маски ультрафиолетовое излучение полимеризует фоторезист. Полимеризованный фоторезист нерастворим в трихлорэтилене, в то время как неполимеризованный хорошо растворяется в нем. Поэтому после обработки поверхности пластины трихлорэтиленом слой фоторезиста остается только в местах, соответствующих прозрачным областям маски. Затем пластина помещается в сосуд с разбавленной плавиковой кислотой, которая растворяет двуокись кремния в местах, не защищенных фоторезистом. На кремний плавиковая кислота не действует. Полимеризованный фоторезист удаляется горячей серной кислотой, после чего пластина готова к диффузии. Таким образом, фотолитография используется для создания на выбранных в соответствии с рисунком маски участках пластины окон в слое окисла.

Для изготовления микросхемы необходимо иметь несколько фотошаблонов разной конфигурации. При последовательном их использовании требуется высокая точность совмещения. С помощью системы совмещения рисунок на маске совмещается с полученным ранее на пластине рисунком, при этом маска и рисунок на пластине просматриваются через микроскоп. Когда совмещение достигнуто, пластину прижимают к поверхности маски.

Полупроводниковые микросхемы занимают площадь подложки в несколько квадратных миллиметров, что позволяет на одной пластине диаметром 35—40 мм получить одновременно около 100 микросхем.

При изготовлении комплекта фотошаблонов сначала вычерчивается комплект топологических чертежей, на которых изображены увеличенные в несколько сотен раз поэтапные рисунки для одного типа микросхемы. Чем крупнее чертеж, тем точнее будет выполнен уменьшенный фотошаблон. Затем каждый чертеж фотографическим методом уменьшается и на специальной шагово- множительной установке наносится на фотопластину, которая и является фотошаблоном.

При изготовлении нескольких микросхем на одной пластине кремния потребуется несколько таких шаблонов на одной пластине. Размножают эти маски, аккуратно двигая их от позиции к позиции и фотографируя в каждой на фотопластину больших размеров. Каждый элемент маски перемещается сначала по оси X, а затем по оси Y, образуя таким образом матрицу шаблонов на пластине. Наконец, производится фотографическое уменьшение этой пластины и процесс изготовления маски заканчивается.