Dom > Novosti > Sadržaj

Evolucija fotorezistora

Mar 15, 2018

Poluprovodnički fotorezist, kao tržišni zahtjevi za miniaturizacijom i funkcionalnom diversifikacijom poluprovodničkih proizvoda, konstantno povećava rezoluciju granica skraćujući talasnu dužinu izloženosti, kako bi postigla veću gustoću integrisanih kola. Sa poboljšanjem IC integracija, procesni nivo svetskog integrisanog kola je ušao u fazu nanošenja sa mikrometra, submikronskog, dubokog submikronskog nivoa.


U cilju ispunjavanja zahtjeva u suženju linijskog širenja integrisanih kola, talasna dužina UV fotorezistora širokim spektrom na liniju G (436nm), I (365nm), KrF (248nm), ArF (193nm), F2 (157nm), transfer ekstremne ultraljubičaste svetlosti u pravcu EUV-a i tehnologije poboljšanja rezolucije i stalno poboljšavaju fotorezistu nivoa rezolucije.


Trenutno, glavni fotorezist na poluprovodničkom tržištu uključuje četiri vrste fotorezistora, kao što su G linija, I linija, KrF i ArF. G i I linijski fotorezist je najčešće korišćen fotorezist na tržištu.

 

  

Postoje osnovni odnosi između delova sistema izloženosti:

R je minimalna veličina, odnosno minimalno rastojanje koje se može riješiti. K 1 je konstanta, a takođe se zove i Rayleigh konstanta. Lambda je talasna dužina izvora svetlosti ekspozicije, a NA je numerički otvor blende objektiva. Prema tome, vidimo da je način daljeg smanjivanja minimalne karakteristične veličine smanjenje talasne dužine izvora svjetlosti i povećanje vrijednosti NA.

  

Razvoj umnožavanja se smanjuje sa talasnom dužinom mašine za izradu lithografske metode ekspozicije, koristeći talasnu dužinu od UV-DUV, svetlost od žive žive visokim pritiskom do excimernog lasera. Najznačajniji ultra-ljubičasti EUV fotorezist koji je uveden od strane ASML-a, koristeći limenu vodu plazme kao izvor svetlosnog izvora, smanjuje talasnu dužinu do 13.5nm. Ali cela fotolitografija mora da se desi u vakuumskom okruženju, a brzina proizvodnje je niska.


  

U potrazi za izvorima izloženosti veće rezolucije, ljudi pomisle i na dve vrste ne-optičkih izvora svetlosti i rendgenske žarke. Elektronska gitarska litografija je sada zrela tehnologija koja se koristi za proizvodnju visokokvalitetne maske i povećavajuće maske.


Ova metoda se razlikuje od tradicionalne litografske litografije. Može se direktno napisati elektronskom zrakom i računarskom kontrolom, a može postići 0,25? M rezolucije sada. Ali ovaj način proizvodnje je sporiji i treba ga postići u vakuumu.


X-ray talasna dužina od samo 4-50 a je idealan izvor svetlosti, ali X zraci mogu prodreti većinu maske i razvoj X-zraka fotorezistu je teško zbog toga što se ne koristi.


Ali, NA, ljudi su takođe došli do metode potapanja litografske mašine, medij između objektiva i fotorezistu zamenjeni su drugim supstancama koje nisu vazduh i značajno povećavaju numeričku otvoru NA, čini rezoluciju litografije bez promene ekspozicije izvor pod uslovom al L. 193nm tehnologije može zadovoljiti zahtjeve procesnog čvorišta od 45nm, ali procesni čvor od 28nm može se postići kroz tehnologiju uranjanja.


Kombinacija potapanja i dvostruke ekspozicije može smanjiti procesni čvor 193nm litografije na 22nm nivo, a granica procesnog čvora dostigne 10nm, što čini 193nm litografiju i dalje široko korišteno na tržištu.

 

  

Primena fotorezistora mora da se održi korakom sa razvojem fotolitografske mašine. Sa litografijom izloženosti svetlosti kontinuirana nadogradnja fotorezistara od ultravioletnog negativnog fotorezistora, cikliziranog gumenog negativnog lepka za zamenu UV pozitivnog fotorezistra, DNQ-Novolac pozitivnog, a zatim i dubokog UV fotorezistera, hemijski pojačanog fotorezistara (CAR).


(1) UV negativan fotorezist

   Godine 1954, EastMan-Kodak je sintetizovao prvi fotoenzitivni polimer, cinvanat od polivinil alkohola i inicirao fotorezistički sistem polivinil alkohola i njegovih derivata, koji je prvi fotorezist koji se koristi u elektronskoj industriji. Godine 1958. kompanija Kodak je takođe razvila ciklični kaučuk - dijazidni fotorezist.

Pošto ovaj lepak ima dobru adheziju na silikonskoj vafi i ima prednosti brze osetljivosti na svetlost i jake anti-mokre jezičke sposobnosti, postao je glavni adhezivi u elektronskoj industriji početkom osamdesetih godina prošlog veka, čineći 90% ukupne potrošnje u to vreme.

Međutim, zahvaljujući razvoju sa organskim rastvaračima, film će se razvijati, što ograničava rezoluciju negativnog lepka, pa se uglavnom koristi za izradu diskretnih uređaja i integrisanih kola od 5, m, 2 do 3 m. Ali, uz kontinuirano poboljšanje nivoa integrisanih kola, primena negativnog lepka u integrisanom kolu postepeno je zamijenjena pozitivnim, ali i dalje ima mnogo primjena u području diskretnih uređaja.


(2) UV pozitivna fotorezist

Fenolna smola - oko 1950. godine razvila je diazonftokinon pozitivan fotorezist sa alkalnim razvitkom, nema problema sa otapanjem filma u razvoju, pa je veća rezolucija i otpornost na suvo jezgro jaka, tako da može zadovoljiti proizvodnju velikog integrisanog kola i velikih integrisano kolo. UV pozitivna fotorezistentna mašina za izlaganje prema različitim, može se podijeliti na UV pozitivni fotorezist (2-3 m, 0,8-1,2 m), pozitivna linija G (0,5-0,6 m), I linija (0,35-0,5 m) pozitivna , uglavnom se koristi u proizvodnji integrisanih kola i proizvodnje LCD-a.

I linijska tehnologija zamenila je položaj G line fotorezistera sredinom devedesetih i trenutno je najčešće korišćena fotorezistička tehnologija. Sa poboljšanjem I linije za fotografisanje fotoaparata, I linija takođe može napraviti pozitivnu linijsku širinu integrisanog kola 0.25um, produžiti vek trajanja I linije. Na tipičnom uređaju, 1/3 sloj je pravi kljucni sloj, 1/3 sloj je kljucni sloj, a drugi 1/3 nije kritican sloj. Postoji mešovita odgovarajuća fotolitografska metoda koja odgovara kritičnom stanju tehnologije fotorezistora i uređaja sa slojem silikona. Na primer, 0.22um DRAM uređaji, I linijski steper može da formira uređaj ključnih slojeva za ukupno 20 slojeva sloja 13 slojeva, preostalih 7 slojeva pomoću dubokog UV koraka u slikanje frontalne linije skenera, a korišćenje mogu smanjiti proizvodni trošak, tako da sam fotorezistu dugo zadovoljavajući period da zauzmem određeni tržišni udio.


(3) duboki UV fotorezistički duboki UV fotorezist

Za razliku od UV fotorezistara, duboki UV fotorezistori su hemijski ojačani fotorezist (CAR). Karakteristike CAR: dodata foto-kiselina u fotorezistu, pod svetlosnim zračenjem, kiselinom razlaganjem u kiselini, pečenjem, kiselinom kao katalizatorom, smolom koja stvara katalitički film (plastiku), deprotekcijom grupa ili katalitičkim premazom i reakcijom unakrsne veze vezivne smole (negativnog ljepila );

Štaviše, posle uklanjanja reakcije zaštite i reakcije unakrsne veze, kiselina se može opet isprazniti, ne konzumirati, i može nastaviti da igra katalitičku ulogu, značajno smanjuje potrebnu energiju za izlaganje, čime se značajno poboljšava fotosenzibilnost fotorezistora.

Studija 248nm fotorezistora sa KrF excimer laserom kao izvor izloženosti potekla je 1990. godine i ušla u fazu zrelosti sredinom i krajem devedesetih. Najčešće korišćeni fotoaktivni agens u CAR je Weng sol ili ne-jonski sredstvo za foto-sredstvo, koji proizvodi sulfonsku kiselinu, a glavni funkcionalni polimer je esterifikovan poli (hidroksistiren).

248nm fotorezist je kombinovan sa KrF excimer laserskom linijom širine 0,25m, kao i razvojem 256M DRAM-a i sličnog logičkog kruga, povećanjem mašine za izlaganje NA i poboljšanom odgovarajućom tehnologijom litografije koja se uspešno primjenjuje na linijsku širinu od 0.18 ~ 0.15 m, 1G DRAM i slični uređaji. Sa faznim menjačem, osvetljavanjem izvan osi i korekcijom blizine, 248nm fotorezist može proizvesti grafiku manju od 0,1 M i uneti 90nm čvorova.   

Ovi rezultati pokazuju da je 248nm fotorezistička tehnologija ušla u zrel period.

Arf 193nm daleko od ultravioletnog hemijskog pojačavača fotorezist od fotokiseline i 248nm dalekovoda ultraljubičastog fotorezistenta je otprilike isti, ali u funkcionalnom polimeru zbog 248nm ultravioletnog fotorezistora sa filmom formirajuće smole koja sadrži benzen, imaju jaku apsorpciju na 193nm i ne mogu se koristiti u dalekoj ultraljubičastoj 193nm fotorezist.

Potrošnja od 193nm fotorezističke smole je providna na talasnoj dužini od 193nm i ima dobru adheziju s podlogom, temperatura stakla je viša (Opšti zahtjevi 130-170 C), hemijski pojačana fotorezistalna slika također mora imati osjetljive kiselinske grupe, kako bi se poboljšati sposobnost snimanja. Najčešće korišćeni 193nm fotorezistički materijali mogu se podeliti na akrilat, dodati spojeni olefin prsten, ciklični olefin maleični anhidrid kopolimer, silicijum koji sadrži kopolimer, višestruki sistem kopolimerizacije i male molekularne materijale.

Trenutno, 193nm je glavno rešenje za tržište, a to je i najnaprednije rešenje pre komercijalizacije EUV-a.


(4) sledeća generacija EUV fotorezistora

Tekuća EUV fotolitografija treba da odgovara njegovom posebnom fotorezistu, a tehnologija EUV fotolitografije takođe je napravila veoma zahtjevan zahtev za EUV fotorezistu. EUV fotorezistu je potrebna niska prozračnost svetlosti, visoka transparentnost, visoka rezolucija, visoka rezolucija (manje od 22nm), visoka osjetljivost, niska izloženost (manje od 2 10mJ / cm), visoka stabilnost u okruženju, od 1,5 nm).

Budući da ova tehnologija koristi samo 13.4nm svetlosnog izvora, neophodno je da se elementi visoke apsorpcije (kao što je F) minimiziraju u glavnom materijalu, a odnos C / H će se takođe povećati, što će također pomoći u smanjenju apsorpcije materijala na 13,5 nm. Pregled napredovanja fotorezistora pomenutih u pekinškoj molekularnoj laboratoriji i CAS hemiji ukazuje na to da u EUV litografiji postoje uglavnom 3 vrste fotorezističkih sistema, o kojima se govori u literaturi.