автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.06, диссертация на тему:Фото- и электронорезисты на основе полимерных лэнгмюровских пленок

;1 Р1 Г; 'Я'

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт им. Д. И. Менделеева

На правах рукописи

МАТВЕЕВА НАДЕЖДА КОНСТАНТИНОВНА

ФОТО- Н ЭЛЕКТР0Н0РЕЗИСТЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНЫХ Л9НГМЮР0ВСКИХ ПЛЕНОК (ПОЛУЧЕНИЕ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ)

05.17.06 — Технология и переработка пластических масс н стеклопластиков

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва -я 1992

Работа выполнена и Научно-исследовательском институте физических проблем им. Ф. В. Лукина.

Научный руководитель — кандидат технических наук, ст. научи, сотр. Ю. С. Боков.

Официальные оппоненты: доктор химических паук, профессор В. П. Шибаев; доктор химических паук, профессор Ю. В. Коршак.

Ведущая организация — НИИОПиК (Научно-исследовательский институт органических полупродуктов и красителей).

Защита диссертации состоится £ ¿^¿Л, 1992 года в /£> — час. в Дйда.рД на заседании специализированного совета Д 053.34.02 в Московском химико-технологическом институте им. Д. И, Менделеева но адресу: 125190, Москва, Л-190, Миусская пл., 9.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-информационном центре МХТИ им. Д. И. Менделеева.

Автореферат разослан_ в е//Ор?6и 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Л. Ф. КЛАБУКОВА

ОПДАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

счАи^альность теки Успешной развитие суб&шкронной технологии" производства интегральных микросхем невозможно без создания резиет.чнх г/агорналез высокого разрешения. Однако, традиционные-способы получения резистшх покрытий нэ позволяют формировать структуры с тробуешми характеристиками из-за ряда существенных недостатков. Например, малая однородность пленки резиста по всей поверхности подложки, трудность з напосекии тонких,, бездефектных слоев, необходимых для достижения высокого разрешения. с

В настоящее время большие надежды возлагаются на применение в качестве резтегннх пократий пленок Лзигмира-Баодзэтт (.'¡Б). ЛБ технология, Состоящая из последовательного переноса мономолекулярных слоев поверхностно-активных веществ (ПАВ) с водно! поверхности на твердую подаокку позволяет формировать сверхтонкие, "модекулярно-гдадкие" пленки, обладающие рядом достоинств. I. Контролируемая толщина, определяемая длиной углеводородной части ПАВ и количеством перенесенных слоев, 2. Высокая однородность на больших площадях подложки. 3, Максимальное разрешений 5удетг в основном, определяться возможностями источника облучения электронами л аффектами вторичного рассеяшш, а в случае оптического облучени" дифракционными эффектами. 4. Упорядоченность з расположении молекул в мономолекулярных слоях на водной поперхт юсти и в мультимолекулярных структурах на твердой подложке способствует протеканию стереоспецифических реакций. Метод позволя-зт получать пленки со сложной молекулярной.архитектурой. Технн-1еская реализация перечисленных преимуществ и применение новых фецизиогшых инструментов, таких как, например, сканирующий туц-юльный микроскоп, позволяет говорить о зарождении новой облас-•и электроники - молекулярной электроники, в которой размеры элементов микросхем сравнимы с молекулярными размерами. Сущест-уат два подхода к созданию микроприборов в молекулярной электро-:ике. Первый - конструирование на основе белковых систем.-Зто-юй - создание приборов с использованием лэнгыюровских пленок, :с-сущих различные функции (проводимость, диэлектрические, фото-, лектроио- и рентгеночувствитслыюсть). Разработка 5ото- и лектроыочувствительного материала на основе лэнгмюровских пленок вляется одной из задач иол солярной электроники.

{¡эль работы состояла в создании ¿L резистя. шсокого разрешения и включала в себя: I. Поиск к исследование новых пэлк-меризуюцихся HAi3, пригодных для построения !.';.!ЛС. 2. Формнрова-ниэ ЛБ слоев из наиболее- перспективных соединений, изучение " Чувствительности к фото- к электронному излучении. Б. Оценка основных параметров ЛБ резиста и демонстрация его практического использования на примере изготовления тестовой микросхемы малого уровне интеграции.

Научная новизна работы заключается в следующем. i Исследована полимеризация в моно- и мультимолекулярных слоях ds- цетилакриловой кислоты.

Исследованы моиомолекулярные слои пелицианакршгатов с длиной углеводородной цепи от 2 до 10. Впервые сформированы ЛБ структуры на твердой подложке полицианакрилатов с длиной углеводородной цепи от 6 до 10. Получены полимерные лэнгмюровские пленки с толщиной монослоя до 8 А .

Предложен новый способ и исследован процесс фотосенсиОи-лиз ¡¡резанного сшивания в Jüí пленках из полицианакрилатов.

1 Впервые получены ЛБ структуры па основе кремнпг.органичэс-ких полицианакрилатов я полиакрилатов, устойчивые в кислородной плазме.

Получены «шхекционше контакты, в которах в качество тун-нельно-прозрачного диэлектрика >,спользозались тонкие (9 А) лэнг-шроыекие пленки полигептилцианакрилата.

Практическая значимость работа заключается в следующем, йолучен ЛГ. фоторезист для коротковолнового УФ излучения с разрешением О.Ь пкм и чувствительностью 0.5 Дж/см на основе лолыцианакрилата, который применялся при разработке низкотемпературной технологии изготовлении пТДП транзистора. Полученный .фоторезист ыохет быть полезным при изготовлении фотошаблонов.

Показана возможность использования ЛЬ резиста ла основе кремниЛорганнческах производных полицианакрплата в качестве маски при плазмохкмическом травлении пленок,из органических соединений в атмосфере кислорода. ■Полученные ЛБ олоктронорезисты высокого разрешения-.с чувствительностью Ю-^- 10~^Кл/см''. на основе гептклцианакрклага к аллилоксиэтилцпанакрилата когут быть использозаны в субмккрои-нои технологии изготовления микронриборов. Исследована возможность их практического использования в качестве маски для плаз-кохимического травления кремния (селективность травления около 10).

На ослопе туниельно-тонких полимерных лэнгмировских ллонок возможно создание электронных приборов полого типа, так называвших ЫТ/Ш транзисторов. В таких приборах тонкая лзнп.тюровская пленка (8-10 X) служит туннбльно-прозрачшш барьером в структура ¡посекционных областей (отека и истока). '■

Аярдбуущ результатов работч Результат работы докладывались на: Совещании по физическим принципам создания молекулярных устройств хранения и переработки информации п электронной структуре мс»скул, Одесса, 1038 г.* Международна: скшозз-ума "молекулярная электроника к биокг-г/льютера", Москва, 1939 I'.; Семинаре по лэнггайровокш пленкам, Москва, Крясталяогрг^пя, 1989,1991 гг.; Международной школе-семинарз натрадпцкопкчх истодов синтеза поленерсв, Алма-Ата, 1990 г,

_.итлуктура и объоч работы Диссертация пзлояеяг. на 149 страницах, состоит из введения, четырех глаз и заклтенпя; содеряит б таблиц, 55 рисунков. Слисок цитированной литература включает 99 'наименований,

СОДКРЯАШЕ РАБОТЫ

Введение Во введении обоснована актуальность теш диссертационной работы, чзлагавтея постановка основной задачи и основные цели работа, формулируются новые научные результаты, полученные в работе. .

Глава I посвящена обзору литературы. В главе приводятся общие сведения о способах формирования резистных пленок, используемых в стандартной технологии производства- микросхем. Кратко изложены принципы получения и .физико-химические свойства монсмолекулярных слоев на водной поверхности. Более подробно обсуждаются процессы полимеризации в монослое на водной поверхности и в мультиыолекулярных слоях на тзердой подложке. На основании литературных данных дана характеристика исследованных ПАВ'. Приведены результаты по использованию ЛБ пленок в качестве фото- и электронных резнстов и их основные параметры. На основе литературных данных сделан вывод о перспективности применения лэнгкюровских пленок в субмикроннон литографии при изготовлении шжроприборов.

Глава 2 содержит краткое' описание методов формирования мультислойннх лэнгмюровских пленок, установки дяя исследования (лоаослоев ПАЗ и нанесения ¿6 пленок. Привет Пи ооношше

условия получения мультимолекулярных структур (ММС).

Глава 3 фото- и электронорезисгы на основе ЛБ пленок. В §1 приведет результаты исследования уогополимеризации в моно- и мультислоях ¡I -цетилакрлловой кислоты (ЦАК).

VI6H33 СН2 = СИ - СООН

О ходе полимеризации в монослое при облучении коротковолновым У£ излучением судили по изменению величины поверхностного давления Ш) л занимаемой плошади, При облучении монослоя наблюдалась контракцчя пленки, ¿'мэнъшение площади монослоя можно объяснить образованием ковалентш:: связей мегизу звеньями, ъ результате чего достигается более плотная упаковка. Пленка становится нэаанически более прочной , на что указывает плавный характер П-А изо герм сьсатия в области уочки коллапса - исчезает роз-mí излом при высоких тышняях и увеличивается площадь при низких поверхностных. значениях И . Скачок электрического потенциала aV на границе раздала ^аз, характеризующийся ориентацией диполе¿ моле;сул ЦАК е микослое относительно нормали к новерх-ности^осле облучения увеличивается на ЬО r.ú. Обратный ход кривой л V характерен для полимерних IIA3.

Процесс фогополишризмции (ШС ЦАК на твердо;'! подаожке контролировался методом ИК спектроскопии ко уменьшении пика, соответствующего 2?'лентшм колебаниям С=С гр.ушш (16о0 с.».1"^).

Однако малая тор;лосгабоьность и механическая прочность мсномершх и полимерных Гь пленок из ЦЛК ограничивает их применение в микролитогра;1;и. Более пркюдни ЛБ пленки из предварительно синтезирован::;,!;: полимерных ПАЗ. формирование. ЛБ структур из таких ПАВ яьи.яется сложной задачей, тем не менее они доляны. обладать ощутимыми преимуществами. Тераостабкльиос гь и механическая прочность исходных полимерных ¡viMC обеспечивает устойчивость пленок в дальке:ших операциях термообработки и экспонирования.

В § 3.2 описано исследование полимерных ДБ пленок на основе цианакрилатов. Использозадись производные - цвонъкркловой кислоты общей формулы: ^

I

- CIÍ2 - С

О = С - 0СП , где п от '¿ до J0 ,

a такзе содержащие в боковом заместителе кислород и нвнэ.?н:пон-ные связи. с!ти соединения обладают рядом свойств, птлочккх гри

~ & -

<н)1»шровании 1.1'ЛО, Иалччпе шт-груи;::' обеспс-пшя^г усраисо перснезвазэ тюслоеи па «еи^« подюуу (гпдос^бпу:; и/-: гвд^чтыпю) кач '."тгодог! теп п гегг.дед

Лг-як; -гп-йз^эрз. ^го? ^гпг сок^^ехсл псгасокс'! ^т^ргигг! птйКгад-оДсгпш (I4.fi кД^/кр^) цсчч-групш с пззсф&ч вода. (Зз:га:с.д,йеТ1ше пля'-групк'а иохскумрпш кру.сгояло •• . Т5.? иДг/моль.) Аш.'оиаая нозк^эрЕзада* цт.';шакр:матоп протекает вэтосродотзейпо па »"дю? певзрхиозги при' -ор:- кокос лот:. По';:',:с::шость о*р*ктп«;рогация» т.е. обра^ог.ан^ч слаок в сзияз; гай кещу слоями дслк:;1 щшросгя к ымчкгешгтгу погч-ксш?;-( мотаккчоской прочности к тер;лост;'Г)илтл1остк о^ор.нф.'нап-нкх 'У,

Исследована поверхностная адатшосх-ь, устсКчквссгь на нодна*! поверхности^ очредаяовг условия перзноса ¡¡знеслоеп лоли-ц;1аллкрк?:атов на иодлогжу. "з изох-ери (повортоотоо давхвнт ~ плсиздь на ыо:гсиеряоо пьепо) сжатия шноолосв найдено, что цкаяакралати, содерпадио мейоо ирстк углеродных атомов в боковом заместителе, плохо растекаются на водкой поверхности. Пл?о-егдт», заии/демая монсслоем прц фпясировааном поверхностном девт-ло.чгл пз!ле:!яется во времени, нет четко вирагенной' области кол-, лапса. Такое повадзигэ 1/ояяо- объяснить пли свертнвг&П7гм рас-ту'-д'ге полимерных цепс'г в глобута-кди частичном раЬ^впретшег.! в воде. Икая :картгпа пасЪтдаласгт прп полимеризации па поверхности водя проВ8водк|х цианахралата, содеряащик более;шести угле--родах атсма в боковом заместителе. Изотерма скатай содержат характерное, плато, которое, расширяется с увеличением длины углеводородного ХЕоста. Мойосдоя Сб - Сю полкцианакрилатоэ стабильны па водной поверхности . В таблице I приведены значения величин поверхностного давления (П) и площади на мономерное звено (А) для производных полкцианакрилатов с различными боковыми заместителями. Таблица I

№ ' Боковой заместитель А коллапса П коллапса (А /мои.зв.) (дин/см)

I - 0С2Нв плохое растеканпе

2 - 0С3Н7 " _ 11 — " _ п — м _

3 - 0С4Н9 И 11 11 ' II

4 - 0С5НП II II 11 II

5 - осйнта 17 ' Г! 5

6 - ОС7Н15 20 25

7 -0С8НТ7 15 25

8 - 0СТ0Й2Т 27 21

Толщина одного монослоя измерялась с помощью интерференционного микроскопа и составила величину от 8 до 15 2 для производных полицианакрилата Сб - Сю соответственно.

В § 3.2.2 приведены результаты по измерении молекулярного веса производных полицианакрилата на водной поверхности. В области небольших поверхностных давлений (менее 0.5 дин/ом), где монослой находится в газообразном состоянии, кривые ПА - А отражают характер взаимодействия.молекул, распределенных на повср иости раздала вода/воздух. Если кавдая молекула свободна п не взаимодействует с соседней, то справедливо следующее уравнение: ПА = АоП + £т/М ,где II - поверхностное давление, А - площадь, ванлмаемад макромолекулой, А0- константа, - константа Больцма на, Т - абсолютная температура, М - молекулярный вес полкмарноЦ молекулы. Зависимость IIA от II при небольших значениях II для исс ледованных лолнцианакрилатов носит линейный характер. По точке пересечения прямой с ординатол находилось значение ПЛ. Вычислен пай молекулярный вес для полициапакрилатов 05,07, Cjq , ет значение 1.5х105 , 0.4хЮ5 , 2.2хЮ5 .

Для фотогнй'д&ских исследований (§ 3.2.3 , § 3.2.4) исполь зовались производные цианакрилага, содержащие не менее шести уг леродных атомов в эфирном .радысало. Толцина Мл!С варьировачась в широком пределе от 9 до 150 нм. 1Б пленки экспонировались корот коволновым УФ излучением через кварцевый фотошаблон. При болыи: дозах экспозиции (10-20 да/см2) после проязлония получено позитивное изображение рисунка фотсмаскк. Для выяснения характера фотоиндуцированных изменений в образцах исследованы колебательные спектры ЛБ пленок до и после облучения методом МНПЗО на ИК фурье-спектрсметре. В Ж спектрах исходных ЛБ пленок наблюдаются полосы поглощения, соответствующие валентным колебаниям груп С=0 в молекулах исходных веществ (1750 см-}, деформационным кол баниям СН2 групп (1455 см-1 ) и СН2 групп (1375 см-1), колебани ям С-0 (1260,1174 см-1). После экспонирования обнаружено сущест^ венное уменьшение интенсивности указанных полос поглощения, а также появление новой полосы поглощения при 1718 см-1, которую можно отнести к валентным колебаниям С=0 групп в карбоксильных

- 7 -

группах вещества экспонированной пдекки (рис.1).

воздействии УФ излучения на образец происходит процесс деструкции в ЛБ пленках ;.олкцианакрилатов в области сложноэфирннх групп с образованием полимерной - цианакриловой кислота и олофина. Т.о. ЛЬ пленки полицианакрилатов при облучении коротковолновый УФ светом обладают свойствами позитивного резиста, однако чувствительность очень мала.

С целью увеличения чувствительности предпринята попытка сенсибилизации процесса ( см. § 3.2.4). В качестве оптических сенсибилизаторов применялись поверхностно-активные производные нафтохинона. Предложен новый способ сенсибилизации,-который заключается в следующем. Сенсибилизатор вводился не как обычно в исходный раствор^ а наносился поверх полимерной лэнгаюровской пленки методой Лэнгмшра-Едод'-Лстт. Такой способ нанесения не нарушает однородности полимерного ыонослоя и в то;хе время достигается высоки.! выход реакции. При облучении такой структуры Уф излучением дголучено негативное изображение рисунка фотомаски. Минимальная тошина ЛБ пленки сенсибилизатора, необходимая для достижения наиболее полно.; конверсии определялась при экспозиции I Л»/см2(максимальная з.-сспозиция) и составила величину 200Й.

оценки ^огочувствпдельности характоркочт.чееккв кривые представлены в зидо зависимости шхода гель-мракцип от воличн-м 5ксп05ищи5 п/п - ^ (£>}&), гдо. п - то'.ГЙНа АР п.'! симм после

- о -

экспонирования л проявления, п - начальная толщина ЛБ пленки, Д - экспозиция, определяемая как'произведение падающего па пленку потока мощности излучения У на время ^ (Д= У\6). Контраст определялся по форглуле У - I/¿(¿(Дм/Дд), гдо ~ величина контраста, Дм - экспсзшуш, необходимая для полного превращения в нерастворимую фракция, Дп - экспозиция, соответствующая начальной стадии ьреврацзпня. Значения взлетал чувствительности и контраста д,ая различных комбинаций сенсибилизаторов представлены в таблице 2. Таблица 2

Сенсибилизатор Дп(м!!д/см~) Д:(мД;*/см~) Контраст

I. Оютздзцллкафго-

хиноы 279 1049 1.4

2» Октадоцюшафто-

уш" )н+йнтр-югп 93 ИБО ' ' 0.92 "

3. Октадсцилхлор-

ШЬТОХЕПСН 186 югз 1,35

4, Октадешглхл ор-

НГ.Лто.«:иот антрацен 93 74.'; 1,10

Для определении разрешения образу \ с ЛБ плёнками полпгенгЕлцшнакрилата | экспонировалась контактным способом черзз кзарцззый фотошаблон с шириной лиши 0.3 шгл (при .// экспозиции -' 254 нм ). (Р:'С. 2)

Исследован процесс 'передачи энергии возбуждения при фото-сенсибилиалроЕапном сшивании в ДБ пленках по.шд'ганакрилата. Замечаю, что на 'скорость фотореакщш существенное влияние окагывазг содеряалие кислорода. При. экспонировании образцов в токз аргоНа фотосЕШкп.ние практически отсутствует. Завлек-, ыость выхода нерастворимой фракиаа от парциального давления кислорода (см, р::с .3) носит экспоненциальный характер.

Однако, сгот факт обнаружен только, когда в качестве сея-сяссгяизагора применялся г-октадецшгЕа^гохшок, Ери лепольэо-гаики хлорпронзводшх нафтохкнона влкяяке кислорода ко 'обнаружено; изакцгл протекает п в вакууме к г токе аргок.ч.

- Э -

О о5

/

„л

да

л Г»

11ц,

?::с 3

-2 -I О 2Е ?/?

Колко предположить, что в первом случав (сонскблл~затор _ пафтохикои) з .перекосе энергии позбуздеппя от сепсибилиза-тора гс полЕ-терисч До плсьзсэ ехгдпнэз участия прмггдмапт кдало-род, Д"1р$узисн1п:л опосойол ирснйхаюди!! з объем нудьтпсдся. Во втором (сенсибилизатор - хлорнйфтохяиоп) вогмегиа передача энергии воабуздеипя по резонансному кшшясму Ферстора. Дгд подтвер^енлл этого. предположения определена завись,(есть вп-хот г?ль-Фра:сцря оз голшазз промежуточного слоя ПАЙ, имр-г-ного в рабопеЗ полосе поглощения . С 2- октацещшнфгохппопса зкепергалевт просо,¡шея па Еоздухе,' а с хлорсктадецална^гохшо-

пом при давлении IО"2 мм.рт.ст. (рис. 4).

Р,~с.4

350 & (пп)

Кривая зависимости конверсии от толщины промежуточного слоя ПАВ носит линейный характер (см. рис. 4-1). Затухание реакции начинается только при толщине слоя ПАВ около 0.3 мкм. Несколько ина^е выглядит эта зависимость при проведеши эксперимента в вакууш с использованием в качестве сенсибилизатора хлорнафгохшона. Иигкбарование реакции начинается уже-при толщине промежуточного слоя в 100 А. Таким образом, на малых рас-стоя1шях ыогет быть реализован резонансный механизм передачи возбуждения. Исходя из экспериментальных данных предложена следующая схема сенсибилизации реакции сшивация полициапакрилатов в ЛБ слоях:

Qx + —iox—aQx QXC e+ -Qi + ce-

dQx +d02—'l02 + Q-x АПН + С Г---A£ + ECl

X02 + An---An + 02

(I) (2)

cooraercfBOHEO основное и возбужденные синглетное и траплетцое состояние сенсибилизатора, ^02 и^Ог , соответственно основное триплетнее и возбужденное синглетное состояние кислорода. При'сенсибилизации фотосиивання нафтохкноном на воздухе энергия возбуждения'на полимерную ЛБ пленку передается через синглетный кислород, которой образуется в результате переноса энергии возбуждения от триплетного состояния сенсибилизатора на молекулярный кислород (схема I), В случав проведения реакции в объемах с пониаенной концентрацией кислорода в переносе энергии участвуют активные радикалы хлора, образующиеся при облучении УФ излучением хлорпроизводного нафтохинона (схема2).

ИК спектры образцов из ЛБ пленок полигептилцканакрилата до к после.облучения УФ излучением с сенсибилизатором совершенно идентичны. Следовательно, эфирная группа не подвергается в данных условиях фотолизу,, как это имело место при облучении образцов, не содержащих сенсибилизатор. Можно^предположить следующие варианты: I) либо возбуждение передается на циан-группу с образованием циклической структуры

0. = 9 - 0С7Н 15 0 =0-007^5 0=С-0С7Н15

-- сн2>- С- ----/ СН2^ с сн2 \ С

с М С л, ), ^

2) либо происходит отрыв водородного атома от у5 углерода с образованием полимерного и гидроперккисного радикалов.

(ЬС-ОС7И15 . о=с - С7Н15

(-СН2 - С - )п —— - сн - 6 - + НОО-

Ьи сл/

Образовавшиеся полимерные радикалы могут спиваться между собой. Не в пользу первого'варианта говорит тот факт, что по фотоэлектронным спектрам не удалось обнаружить изменений в полосе, соответствующей циан-группе,

В § 3.2,5 с целью создания шшмостойкого резиста, пригодного для использования в качестве защитного слоя при сухом травлении п кислородной плазме, исследованы полимерные крем-' нл:1органэтескно ПАВ," а пмзкно производные Цйанакрилата и акри-лата следующей структуры,

СНз №

С%=С-С00СН2-СН2-О- 8I -0- 5/-СН3 (I)

с СНз *ся3

СНЗ 9113

сн2=сн-соо-сн2- А: -о- в: -сн3 (2)

СНз СКз

' /0- з; (сн3)3

СН2=СН-С00~Ш2- э} -СНз (3)

чо-з;(си3)3

а такке сополимеры бутилциакагсрилата с кремняйорганическим мономером следующего строения:

СЫз СНз СНз

С1иЙ-С00-СН2-СИ2-СН2-СН2- -0- £I -СН3 (4)

СНз СНз

в соотношении 9:1,2:1,1:1.

Соединение (I) полимеризуется на водной поверхности, но образует неустойчивые монослои. ЛБ слои.формировались из смеси (I) с гептилцианакрилат-ом. Предполагается, что при нанесении этой смеси мономеров на водную поверхность протекает сополимериза-ция. Характер П-А изотерм сжатия монослоя указывает на однороден ь полученной систем. После облучения УФ излучением полученных на основе этол смеси ЛБ структур, получен,негативный резист, устолчивыи в кислородной плазме. Стойкость в кислородной плазме обеспечивается благодаря отщеплению метильных групп и образованию силано":ых мостикоз. Однако, фоточ.увсФвительность этой системы пропадает по мере'увеличения вязкости (I) при хранении, поскольку соединения 12) и (о) не полимеризуются на водной по-

ь^гошости, ыойоолрй вй основе формароЕ&ада. сз предааргтельпо "с'шгсаировакгих.лилциороз. Пояклер (2) образе? на ко-С-юГ* пжэрх-иостн устоЕчкш«* тюелой с нозерсвоотозд ¿дохшее» в ко,«галса 20' «■¡л/см. Ввявчкиа фоточувотьша* г-погт:: ДВ елогз. (2) •сравнима с'дашшка для полтацта-г.акраяата, ко выход рошаьш Солакти;-ность травлвнгя в гажородаой пласта из оргедачоскоцт слог; екз& 100. Понослок солёй^ (&) т,1<ииооиаш!Ь ва поддета:? со елдагл БС-дил поогоцу культ;: слой содо|хгад ьгг&го При облучении

У г светсц £о гочузгтьиуячькостя не рокаруаоко. По-ьгдкш.;у гкр-рофобкыз хвоста раскояоггеки горгзсятсдьиэ на водной поверагзеги, вследствие чзго' из лс-зг£гается гаота^я укагозка коиоелсев» что препятствует прото^шы фотохкдочссхоЗ регщп.

Для псавлавк рйстпоркмооги-'и 'сгоИкоогс волнгорчих оргаккчоских сседгшенвй били окпгожрова&и сопсдоалсры бупкцкан-акрилата с крезшааортокичбсккм.создагоц'г^а (4) I» соотношении (1;1 ),(2:1),(5:1),ЛБ елок сополжзрав (2:1) п (2:1). с нанесенной поверх ЛБ пленкой сенсибилизатора сашваэтся ара. облученки Уу излучение;.;. В тока врегла ЛБ слои сополкмзра (1:1) в акалогдчпих условиях не саивгатгз. Полвбутщуганакрглат гакке не сшивается в этих условиях. Таким образом, иоето предположить, что'сведение даже небольшой доли крешийрргавйческвх кономернцх. звеньев в структуру полимера,.-стабилизирует подамерный кокослой и препят-. ству от 'сворачивании, цепей, облегчая тем салт образование ссп-вэг..,Р. случае во сополимера (1:1), в котором количество бутил-акридатных и■кремнийорганических звеньев одинаково ■ образование сшдвок стерическн затруднено. Наилучшее результату получены иа ЛБ пленках из • сополимера (2:1): при чувствительности Д^0=О.7Де/см2

пленки довольно стабильны -в кислородной плазме. .; При использовании .'фоторезистов дальнего ультрафиолета (200-400 км) можно получатр разрешение до О.Ь мкм , что л'было продемонстрировано на примере "ЛБ пленок из лсдициацакрилата. Дальнейшее удапыпение размеров рисунка возможно при использова-' ри для экспонирования электронного луча.

В.работе чувствительность к электронному лучу.плазмостой-ких ЛБ пленок исследована на примере соединения (2) и сополимера (2:1). Для экспонирования использовалась промышленная установка % ВА-20 с ускорявшим напряжением 20 кэВ. Чувствительность при экспозиции Д50 составила величину I мКл/см*' .

Экспонированные электронным-лучом плазмсстойкие ЛБ.пленки

из (2) и сополимера (2:1) были использованы з качестве маски для плазмохимического травления кремния. С этой цель» на кремниевую пластину на центрифуге наносилась органическая пленка негативного фоторезиста толщиной до I кт , которая затем подвергалась дублению; либо методом Лэнгшора--Блодгетт формировалась пленка иолигептющианакрилата толщиной до 0.3 мкм , с последующим облучением УФ излучением. Сверху наносились ЛБ слои кремнийорганического полимерного ПАВ толщиной от 100 до'IООО л. После экспонирования электронным лучом и проявления в растворителе верхнего тонкого слоя, обеспечивевдего высокое разрешение р.сеИ структуры, шкпх! толст«;! сло.Т через полученную маску проявлялся в кислородной плазме. Полученная таким образом двухслойная каска мояет -бита использована доз дальнейшего плагмсхисзчес-г.ого трззлвпия кремнка. На рис. 5 представлена <$отогрг.фая поду-

-leurícií дэухсяойной гагки..^......

'■'1

U

п-' - si-1

• г

Рис. 5

,i Y' - ' i т

j ■-; i I tata

-íí

; ■■., ■ и

: \ifr ..: '.„, . - ; 'J , , Профиль каназск

0.2 мкм

В § 3.2.6 показана возможность получения1 на основе ЛБ пленок из полицианакрилатов электронного резиста сверхвысокого разрешения . ;|дя оценки величины чувствительности рисунок на образцах создавался путем сканирования электронным лучом с oreprneft 20 кэЗ площадок размером 5x5 мм2 при различных значениях величин экспозиции. По зависимости толщины от экспозиции определена величина чувствительности.. Толщина пленок вычислялась из измерений на интерференционном микроскопе до и после облучения. Нал "чип ненасыщенно!! связи в мирном радикале полицианакрилата позволило увеличить чувствительность на два порлд-

ка . (См. табл, 3)

Таблица 3

£ .Соединение (ЛБ пленка) .Чувсгвительность к электронному лучу - Дцо (Кл/см" )

1. СIV [- СН2 - 6 -]„ СООС 711 15 ЗхЮ"5

2. Г- СН2- ~]п СООСН?, -£>'/ССН3)2 -0-5/(СН3 )3 10"®

3. [тсн - с -]п С00(СН2 )о-С-С[12- 2x10~7 ■СН=СН2

Для определения разрашэнш экспонирование образцов с ЛБ пленками полкцианакрилата проводили на электронном микроскопе УЕЛ-ЮОС. Минимальная ширина линии, полученная при ускоряющем напряжении 20 кэВ равнв 90 ем.

Исследована плазмостойкость ЛБ пленок из полкциааакрилата после обработки электронным лучом..Состав плазмы представлял собой смесь газов шести&торисгой серы и четыреххлористо-

го углерода (СС£^). Селективность травления по кремнию - 10. Использование ДВ-резиста в низкотемпературной технологии изготовления ^икшприборов

Впервые возможность использования лэнгмюровских пленок в электронных приборах продемонстрирована на примере изготовления ЦДЛ транзистора с подзатворным диэлектриком на основе ЛБ пленки и диффузионными р-п переходами в качестве стока и истока. В реализованном в работе варианте МдП транзистора только внешняя межприборная изоляция выполнена методом локального ок^с^ения кремния, остальные технологические процессы являются низкотемпературными. Он имеет следующие отличия от известных транзисторов (см. рис. 5). Рис.. 6

I. Сгок л исток ггродставляют собоЛ итпектирувлие МТДГС контакты, в которых роль туннельного диэлектрика выполняет полимерная лэнг-гжровскал пленка толщиной 8-10 А.'2. Есдзатворный диэлектрик формировался из ЛБ плзкок полицианакрилата толщиной от 400 до 6'00$. 3. Все фотолитографические операции осуществлялись с помощью разработанного ЛБ фоторезиста. 3 некоторых операциях, например, вскрытие окон в мекслойной изоляции, использовалась маска из ЛБ пло-нок, устойчивых в кислородной плазме.

Поскольку перенос мэнослоев на подложку происходит при комнатной температуре, процессы формирования стока и истока, а тшето подзатворного диэлектрика являются низкотемпературными, что особенно агишо при изготовлении микросхем на полупроводниках не ва-дерливаючих высоких температур.

BbffiCjU

I. Предложен новый способ фотусенсибилизпропанной реакции сшивания в ЛБ пленках из полицианакрилатов, На основе гептилциан-акрилата получен сверхтонки,'- негативный фоторезист с чувствительностью 0.5 Д;к/с?л2 и разрешением 0.3 мгл,

' 2. Впервые сформированы ЛБ структуры из крсмнийорганических полимерных ПАН. Получены фото- и элсктроночувствителыше резистанс пленки, устойчивые в кислородной плазме (селективность травления по органическому слою больше 100) и измерены их параметры.

й. Впервые получены ЛБ электронорезпеты высокого разреаепия (90 им) с чувствительностью 10~5- Ю^Кл/см из полицнаиакрнлагоз, устойчивые в плазме для травления кремния (селективность - 10).

4„ Впервые исследованы монослол на водной поверхности производных цианакрвдата с боковыми заместителями, содержащими от 2 до 10 углеродных атсмог. Сформированы ЛБ структура из Су - Сю поли-цианакрилатов с ми:пкальнон толщиной одного монослоя 8

5. Впервые по низкотемпературной технологии на основе лэнг-мюровоких пленок изготовлен на кремнии полевой МТДП транзистор, в котором тонкая лзнгмнровскал пленка служит тушально-прозрачным барьером з структуре мпокцкон'ш.х областей (стока и нотиса).

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях: деловой A.C. Матвеева Н.К. !.1ягков И.В. Электрические параметры структуры кремниЯ-полшолекулярнне слои Лэнгквра-Блодаетт-металл.

2. huaqkov T.V:Ma№evaW.K. Novak tf/f veshevotf-S-

kov, V S- Me ioß-Jn soiotox, -

3. Матвеева H.K. Ыягков И.В. Новак В,Р. Фотосенсибилизированноо сшивание в лэнгмюровских пленках на основе палкцианакрилатов.

//Тезисы докладов., Международный симпозиум. Молекулярная электроника и бнокомпыотеры.Мссква.1989. С, 78-79.

4. Дешевой A.C. [Датвеева Н.К, 0 .поверхностных состояниях МДЦ структур с диэлектриком из ЛБ слоен' на основе фталоцканина кобальта.//Микроэлектроника.1989.Т.10.В.6. С.555-5G7.

5. Банников B.C. Матвеева Н.К. Ь'лгков И.В. Новак В.Р. Ракитин В.В. Серебренников А.ВJ Полевой транзистор с ЫТДП контакта!® и лод-затворшм диэлектриком на основе яэнгмюровских пленок^Письма

в ЖТФ. 1939.T.I5.B.6.C.I5-I8.

6. Кириленко'В.П. Матвеева Н.К. Изучение процесса старения элементов структуры металл-туннельно-тонкий днэлектрик-полупрозод-кик 'о использованием лэнгмюровских пленок методом ЭОС.//Сб,научных трудов -.Физические основы твердотельной электроники. Ленинград. 1989. С.282-283.

7. Матвеева Н.К. Негативный резнет на основе лэнгмюровских пленок кз полицианакрилата, чувствительный к коротковолновому ультрафиолетовому излучению. /'Биологические мембраны. 1990. Т. 7.

' Ä. И. С. 1200-1204.

8. Лопатина И.В. Свнченя Н.Г. Магер К,А. Гусева Т.И. Тололобов Ю.Г. Матвеева Н.К. .Получение и характеристики моно- и мультимо-лекулярных структур на основе полицианакрилатов.//Тезисы докладов. _ Международная школа-семинар нетрадиционных методов синтеза полимеров, Алма-Ата.. 1990. С. 77-78.

9.'Мягков И.В. Матвеева Н.К. Новак В.Р. Дешевой A.C. Магер К.А. Гусева Т.И. Лопатина И.В. Туннельно-тонкий'диэлектрический ма-териалУ/А.С. & 1400384. 0I;02. 1988.'

10. Ракитин В.В. Серебренников A.B. Крутикова Л.Е. Еаклимишин В.И, ! Махонин И.И. Берестенко MtK. Новак В.Р. Мягков И.В; Матвеева Н.К.

Способ изготовления МДП интегральных схем.//А.С. № 150^130. 28.06. 1988.

11. fiaii/eeva Л/.А". ßokov y¿j. S. ptepaxa¿¿on- of Суачоао-' ryßs^e 2ft о/тс/ y/wee 01/ ал с/ £ fee ¿г о/?

Hes /sé Д/эрв/'са i/on //-?¿/¿k Сол/Ъг- -

ten ce. on <Хал(/лш1г - ô€oc/oetè f/?êslrac/s)

Pat,'s Fronce, P. jP/2.

12. Maiveeva iV.ii, ßo&ov, Vu. S. Pxe/jotal/on of оуолоас -«¿y ¿ale ■ Халд^ш/г- ßCoc/gtli /с£л>$ ал с/

/¿ü¿tt and eiccízon reïi'Sé appícea ¿t'o/г // УАб'п Soeccí /992.Р.20?. . •