La lithographie. Principe de la lithographie

Transcription

1 Pour fabriquer un composant ou un circuit, il faut définir des zones particulières qui vont être recouvertes d un dépôt métallique de contact, qui vont être gravées, qui vont recevoir un dépôt diélectrique, etc., afin d obtenir le fonctionnement souhaité.

2 On réalise une opération de lithographiehi qui permet de masquercertaines zones du substrat et d en laisser d autres sans protection particulière de façon à traiter particulièrement certaines parties de la surface en laissant les autres sans modifications.

3 Principe de la lithographie La lithographie est un procédé dans lequel l image des motifs formant un dispositif sont transférés é dans le matériau Insolation de la résine à partir d une source d énergie et du modulateur Après développement les Après développement, les motifs sont reportés dans la résine

4 Principe de la lithographie La surface est masquée pour exposer ou non la résine à une source d énergie (UV, e, X) Une image est projetée sur la résine Le motif est alors créé à la surface du wafer qui peut recevoir le traitement technologique adéquat

5 Principe de la lithographie Une résine est appliquée sur la surface du wafer La surface est masquée pour exposer ou non la résine à une source d énergie (UV, e, X) Une image est projetée sur la résine La résine est développée et dissoute (zone exposées ou non) Le motif est alors créé à la surface du wafer qui peut recevoir le traitement technologique adéquat

6 Les composantes de la lithographie h Energie Masque +Alignement Résine Wafer Energie cause de la réaction photochimique qui modifie la vitesse de dissolution de la résine. Vecteur de l information Masque modulation de l énergie pour créer l image latente du masque dans la résine Système d alignement permet d aligner le masque avec les niveaux précédant Résine Transfert de l image du masque vers le wafer après développement et transfert Substrat

7 Les composantes de la lithographie h Une source d énergie est nécessaire pour modifier la résine. Cette énergie forme l image latente sur la résine. Cette image peut être formée par balayage ou modulation par le masque. Des sources brillantes sont nécessaires pour avoir un bon rendement. Longueur d onde Energie Photon UV 400 nm ev DUV 250 nm 4.96 ev RX 0.5 nm 2480 ev Particules e A 20 kev Ions 0.12 A 100 kev

8 SiO 2 n type Si La lithographie Exemple de process (transistor) Unexposed resist removed by developer Coat with resist Oxide etched by HF NH 4 F mask Expose p -n njunction Unexposed resist removed in acid p -type diffusion n - type substrate

9 Exemple de process (transistor MOS p channel) p type Si n -type diffusion Oxidize wafer Gate oxide & source drain windows Pattern source and drain Gate, source and drain contacts

10 Caractéristiques du masque Bloque l énergie dans la région adéquate absorbant Matériau opaque pour la longueur d onde désirée Transmet l énergie dans la région adéquate Parfaitement transparent pour à la longueur d onde désirée En Photolithographie Chrome sur quartz L extrême UV (EUV) Lithographie X Multicouches Mo/Si reflecteur + absorbeur Au/W sur Si 3 N 4

11 aspiration par le vide Etalement de la résine par tournette Variation de l épaisseur de résine avec la vitesse de rotation Le dépôt de résine se réalise par étalement sur le substrat par centrifugation à l aide d une tournette. La vitesse de rotation détermine l épaisseur de la résine et l accélération son uniformité. Pour éviter la formation de bourrelets sur les bords, un arrondi des bords de plaquette est indispensable. Après dépôt, la résine est séchée dans une étuve ou aux infrarouges.

12 Deux types de résines Insolation Dévelop. Insolation Résine positive dissoute Résine négative Insolation reste

13 Caractéristiques de la résine Une résine est composée de 3 éléments : Résine polymère : propriétés mécanique Élément photo actif inhibiteur de dissolution (PAC) Solvant Polymère transparent à la longueur d onde utilisée L insolation de la résine modifie localement la vitesse de dissolution par réaction photochimique PAC absorbant à la longueur d onde utilisée Dissoute/résistante par un/au solvant là où l inhibiteur est détruit/activé

14 Définition du contraste Résine positive Résine négative Résine positive La région insolée est dissoute Résine négative La région non-insolée est dissoute

15 Pour les résines négatives : phénomène de «Cross linking» Augmentation du poids moléculaire Diminution de la solubilité

16 Pour les résines positives : cassure des liaisons Réduction du poids moléculaire Énergie nécessaire 5eV Augmentation de la solubilité

17 Différents types de résines

18 La photolithographie En photolithographie, la source d insolation est un rayonnement UV

19 Le photo répéteur

20 Le photo répéteur

21 Trois types d alignement : Le photo répéteur

22 Comparaison entre les 3 méthodes Le photo répéteur Contact: contact résine/masque usure, pollution Rapport 1:1. Pas de limitation par la diffraction Proximité: Pas de contact. Rapport 1:1. Limité par la diffraction de proximité Projection : masque loin de la résine. Reduction 5 10:1. Limité par la diffraction de Fraunhoffer

23 Diffraction de Fraunhoffer

24 électronique

25 électronique Excellente résolution de masquage Exemple de masqueur électronique : LEICA EBPG Réseau de lignes en résine Réseau de lignes en polymère