Формирование элементов ГИС методом свободной маски

Данный метод получения заданной конфигурации элементов ГИС является наиболее простым. Он заключается в нанесении каждого слоя тонкоплёночной структуры через специальный трафарет (съёмную маску), с определённой точностью повторяющий геометрию элементов каждого слоя микросхемы. В масочном методе операции нанесения плёнки и формирования конфигураций элементов совмещены. Плёнка из напыляемого материала осаждается на подложке в местах, соответствующих рисунку окон в маске. Нанесение плёнок через съёмные маски осуществляется либо термическим испарением в вакууме, либо ионно-плазменным распылением. Схема процесса представлена на рис. 4.2.

В силу того, что маска имеет определённую толщину и к подложке прилегает неплотно, то возникают характерные погрешности метода:

- DЭ – погрешность экранирования;

- DП – погрешность подпыления.

Из рисунка также видно, что на погрешность метода влияет и толщина маски. Отсюда, к маске и её материалу должны предъявляться определённые, достаточно противоречивые требования по толщине и гибкости, а также к температурному коэффициенту линейного расширения.

Наиболее распространённым материалом является бериллиевая бронза толщиной 0,05...0,15 мм.

Метод свободной маски рекомендуется применять при мелкосерийном и серийном производстве.

Рис. 4.2 Схема напыления через маску

Метод фотолитографии

Данный метод позволяет получить конфигурацию элементов любой сложности и имеет большую точность по сравнению с масочным, но он более сложен, так как включает большее число технологических операций. При использовании фотолитографии процессы нанесения и формирования плёночных элементов разнесены во времени.

Фотолитография может быть последовательной, селективной, обратной и с использованием анодного окисления.

Метод рекомендуется использовать при массовом производстве ГИС.

Формирование элементов ГИС методом последовательной фотолитографии

Метод заключается в последовательном формировании каждого функционального слоя, разгерметизации рабочей камеры и применении фотолитографии к этому слою для оформления его рисунка.

Укрупнённая последовательность операций представлена на рис. 4.3 на примере формирования резистивно-проводниковой структуры.

На подложку 1 наносится резистивный слой 2. Затем рабочая камера разгерметизируется, наносится фоторезист 3 и производится экспонирование через шаблон 4 (рис. 4.3 а)).

Схема процесса последовательной фотолитографии

После проявления, травления и удаления фоторезиста получается структура, изображённая на рис. 4.3 б).

Затем подложка снова помещается в рабочую камеру, наносится проводниковый слой 5, вновь производится разгерметизация, нанесение фоторезиста 6 и экспонирование через фотошаблон 7 проводникового слоя (рис. 4.3 в)).

Затем производится проявление фоторезиста, травление селективным травителем проводникового слоя, удаление фоторезиста. В результате получается резистивно-проводниковая структура рис. 4.3 г).

Выполняя аналогичные операции можно получить структуру с большим количеством слоёв.