Resist (halvledartillverkning)

Vid halvledartillverkning är en resist ett tunt lager som används för att överföra ett kretsmönster till halvledarsubstratet som det avsätts på. En resist kan mönstras via litografi för att bilda en (sub)mikrometerskala, temporär mask som skyddar utvalda områden av det underliggande substratet under efterföljande bearbetningssteg. Materialet som används för att framställa det tunna skiktet är typiskt en viskös lösning. Resister är i allmänhet proprietära blandningar av en polymer eller dess prekursor och andra små molekyler (t.ex. fotosyrageneratorer) som är speciellt framtagna för en given litografiteknik. Resister som används under fotolitografi kallas fotoresister .

Bakgrund

Halvledarenheter (från och med 2005) byggs genom att deponera och mönstra många tunna lager. Mönstringsstegen, eller litografin, definierar enhetens funktion och densiteten hos dess komponenter.

Till exempel, i sammankopplingsskikten i en modern mikroprocessor, är ett ledande material ( koppar eller aluminium ) inlagt i en elektriskt isolerande matris (typiskt fluorerad kiseldioxid eller annat lågk- dielektrikum ). Metallmönstren definierar flera elektriska kretsar som används för att ansluta mikrochippens transistorer till varandra och i slutändan till externa enheter via chipets stift.

Den vanligaste mönstringsmetoden som används av halvledarkomponentindustrin är fotolitografi - mönstring med ljus. I denna process beläggs substratet av intresse med ljuskänslig resist och bestrålas med ljus med kort våglängd som projiceras genom en fotomask , som är en speciellt framställd stencil bildad av ogenomskinliga och transparenta områden - vanligtvis ett kvartssubstrat med ett mönstrat kromskikt . Skuggan av ogenomskinliga områden i fotomasken bildar ett mönster i submikrometerskala av mörka och upplysta områden i resistskiktet - den ytliga bilden . Kemiska och fysikaliska förändringar inträffar i de exponerade områdena av resistskiktet. Till exempel kan kemiska bindningar bildas eller förstöras, vilket inducerar en förändring i löslighet. Denna latenta bild framkallas sedan till exempel genom att skölja med ett lämpligt lösningsmedel. Utvalda områden av resisten finns kvar, som efter ett bakningssteg efter exponering bildar ett stabilt polymermönster på substratet. Detta mönster kan användas som en stencil i nästa processsteg. Till exempel kan områden av det underliggande substratet som inte är skyddade av resistmönstret etsas eller dopas. Material kan selektivt avsättas på substratet. Efter bearbetning kan den återstående resisten tas bort. Ibland (speciellt under mikroelektromekaniska system ) kan det mönstrade resistskiktet inkorporeras i slutprodukten. Många fotolitografi- och bearbetningscykler kan utföras för att skapa komplexa anordningar.

Resister kan också formuleras för att vara känsliga för laddade partiklar, såsom elektronstrålarna som produceras i svepelektronmikroskop . Detta är grunden för direktskrivlitografi med elektronstråle .

Ett motstånd är inte alltid nödvändigt. Flera material kan deponeras eller mönstras direkt med hjälp av tekniker som mjuk litografi , Dip-Pen nanolitografi , förångning genom en skuggmask eller stencil .

Typisk process

Motstå avsättning: Prekursorlösningen spinnbeläggs på ett rent (halvledar) substrat, såsom en kiselskiva, för att bilda ett mycket tunt, enhetligt skikt.
Soft Bake: Skiktet bakas vid låg temperatur för att avdunsta kvarvarande lösningsmedel.
Exponering: En latent bild bildas i resisten t.ex. (a) genom exponering för ultraviolett ljus genom en fotomask med ogenomskinliga och transparenta områden eller (b) genom direkt skrivning med hjälp av en laserstråle eller elektronstråle.
Baka efter exponering
Utveckling: Områden av resisten som har (eller inte har) exponerats avlägsnas genom att skölja med lämpligt lösningsmedel.
Bearbetning genom resistmönstret: våt eller torr etsning, lyftning, dopning...
Motstå strippning

Se även

externa länkar