Les technologies de la micro-électronique - Lithographie

Chapitre I-A

Photolithographie


 

Principe et méthodologie

Cette opération consiste à déposer une résine photosensible en film mince (quelques fractions de micromètre à plusieurs micromètres), uniforme, de grande qualité et fortement adhérent. Ces résines sont des composés organiques (généralement des polymères thermoplastiques) dont la solubilité est affectée par le rayonnement UV. Il existe deux types de résines :

L'opération de dépôt de la résine photosensible, opération appelée également laquage, s'effectue par centrifugation au moyen d'une tournette composée d'un système permettant la mise en rotation à grande vitesse de la plaque à résiner. Cette dernière est maintenue par aspiration à vide sur un support solidaire du plateau en rotation. L'épaisseur finale de la couche de résine est principalement fonction de la quantité de résine déposée sur l'échantillon, de sa viscosité, et des conditions de rotation (accélération, vitesse, temps).

La résine photosensible, visqueuse après son étalement sur l'échantillon, est alors durcie sur une plaque chauffante ou dans un four, de façon à éliminer toutes les traces de solvant avant son insolation.

Pour l'alignement et l'insolation de motifs d'un masque sur la plaque, on utilise un aligneur à UV permettant le masquage par contact. Ce principe est illustré sur la figure I-A-1.

 

figure I-A-1 : photolithographie par contact d'un niveau "mésa" sur un niveau de métallisations en résine positive.

Le procédé "lift-off"

La technologie des composants III-V se distingue de celle du silicium par l'utilisation de métaux difficiles à graver. De ce fait, contrairement à la technologie du silicium où, pour former un contact métallique, on dépose un film métallique sur toute la surface de l'échantillon et on élimine ensuite les parties indésirables au moyen d'une gravure à travers un masque de résine, en technologie III-V, on réalise un masque résine avant de déposer le métal qui est déposé seulement dans les parties désirées. En disparaissant, la résine élimine le métal qui a été déposé sur sa surface, laissant derrière elle les motifs métalliques recherchés..

Cette technique requiert :

 

figure I-A-2 : technique du lift off : a) résine plus épaisse que le métal avec un profil de résine sous-gravé, b) résine moins épaisse que le métal avec un profil de résine sous-gravé, c) résine moins épaisse que le métal avec un profil de résine qui n'est pas sous-gravé, d) profil en casquette généralement utilisé.

Afin de réduire l'épaisseur de résine (la résolution du masquage est inversement proportionnelle à l'épaisseur de résine), il est préférable d'utiliser la "méthode de la casquette". Une méthode utilisée pour obtenir ce profil illustré sur la figure I-A-2d, est de durcir la surface de la résine en la plongeant dans un solvant aromatique tel que le chlorobenzène. Des techniques de bicouche présentent l'avantage de pouvoir également reproduire ce profil sans avoir recours au chlorobenzène qui est un produit cancérigène.

 


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