автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.06, диссертация на тему:Фото- и электрорезисторы на основе полимерных лэнгмюровских пленок (получение, свойства и применение)

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

На правах рукописи

МАТВЕЕВА НАДЕЖДА КОНСТАНТИНОВНА

ФОТО- И ЭЛЕКТРОНОРЕЗИСТЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНЫХ ЛЭНГМЮРОВСКИХ ПЛЕНОК (ПОЛУЧЕНИЕ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ)

05.17.06—Технология и переработка пластических

масс и стеклопластиков ^

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации па соискание ученой степени кандидата технических наук

/

- ! /

/' Москва — 1992

А/

Работа выполнена в 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 1992 года в час. в г^Мрг ^ . Fia заседании

специализированного совета

Д 65334.02 в Московском химико-техиологическом институте им. Д. И. Менделеева по адресу: 125190, Москва, А-190, Миусская пл., 9.

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

Автореферат разослан & Q/1 p<6tAL~ J992 г.

Ученый секретарь специализированного coe&nal

Л. Ф. КЛ А БУКОВ А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАКОТУ

Актуальность гест Успешное развитие субмикропной технологии производства интегральных микросхем невозможно без создания резистпых материалов высокого разрешения. Однако, традиционные способы получения рэзистных покрытий нэ позволяют формировать структуры с трсбузшки характеристика!«, из-за ряда существенных недостатков. Например, малая однородность пленки рознста по всей поверхности подаояки, трудность в напесеггли тонких, бездефектных слоев, необходимых для достижения высокого разрешения. ^

В настоящее время большие надежды возлагаются ка Ершеяе-ние в качестве розистннх покрытий пленок Лзнп.шра-Еяоджет!- (ДБ). ЛБ технология, состоящая из последовательного переноса ысномо-пекулярных слоев поверхностно-активных веществ (ПАВ) с водной поверхности на твердую подложку позволяет формировать сверхтонкие, "мэлекулярно-гладкие" пленки, обладающие рядом достоинств» [. Контролируемая толщина, определяемая длиной углеводородной тасти ПАВ и количеством перенесенных слоев. 2. Высокая однородность на больших площадях подложки. 3. Максимальное рззреэргл'з 5удет, в основном, определяться возможностями ксг-очника облуща-пш электронами л эффектами вторкчного рассеяния, а в случаэ оптического облучени" дифракционными эффектами. 4. Упорядоченность 1 расположении молекул в мопомолекуляр1шх слоях на водной поверх-юсти и в мультимолокулярных структурах на твердой подложке спо-;обствует протеканию стереоспецифических реакций. Метод-позволя-зт получать пленки со сложной молекулярной.архитектурой. Техни-шская реализация перечисленных преимуществ и применение новых фецизионных инструментов, таких как, например, сканирующий тун-¡ельный микроскоп, позволяет говорить о зарождении новой обдас-41 электроники - молекулярной электроники, в которой размеры ¡лементов микросхем сравнимы с молекулярными размерами. Сущест->уйт два подхода к созданию микроприбороп в молекулярной электро-[ике. Первый - конструирование на основе белковых систем.-Этого« - создание приборов с использованием лэнгкюровских пленок, [есущих различные функции (проводимость, диэлектрические, фото-, шектроно- и рентгеночувствителъпость). Разработка ото- и

(лектроночувствительного материала на основе лэнгмюровских пленок шляется одной из задач молекулярной электроники.

_Ha,üb. _глЙо_т.п. состояла в создании ЛБ резиета высокого разрешения и включала d себя: I. Испек и исследование новых поли-мерпзующахся IlAii, пригодных для построения ШЗ. 2. Формирова-1шэ ЛБ слоев из наиболее перспективных соединений, изучение чувствительности к фото- и электронному излучению. 3. Оценка основных параметров ЛБ резиета и демонстрация его практического использования на примере изготовления тестовой микросхемы малого уровне интеграции.

Научная новизна работы заключается в следующем.

Исследована полимеризация и моно- к мульткг.юлекулярных слоях ii/- цетллакриловой кислоты.

Исследованы мо:ю:.:олекулярнче слои нолкциалакрилатов с дайной углеводородной цепи от 2 до 10. Впервые сформированы ЛБ структур« ка твердел подложке полицианакрплатов с душной углеводородной цепи от 6 до 10. Получены полимерные лэнгмюровские пленки с толщиной монослоя до Ö А .

Предложен новый способ и исследован процесс фотосенсиби-лиэярованного сшивания в ЛБ пленках из полицианакрплатов.

Впервые получены ЛБ структуры на основе кремнииоргаиичес-ких полицианакрилатов и полиакрилатов, устойчивые в кислородной плазме.

Получены инфекционные контакты,'в которых в качестве тун-нелъно-Гфозрачного диэлектрика использовались тонкие (9 А) лзнг-иаровские пленки полигептилцианакрилата.

Нрактэтесцач значи-лость щботн заключается в следующем.

Получен ЛБ фоторезист для коротковолнового УФ излучения с разрешение:.! 0.3 r.ujvi и чувствительностью 0.5 iíx/c.v/ ка основе иолициаяакрилата, который применялся при разработке низкогег.тяс-ратуряой технологии изготовления МТДИ транзистора. Полученный .фоторезист может быть полезны:.: при изготовлении фотошаблонов.

Показана возможность использования ЛЬ резиста па основе крекнийорганических производных иояицианшерглата в качестве маски при плаэмохимичсском травлении шлепок из органических соединений в атмосфере кислорода.

Полученные ЛБ электрочорезисты высокого разрешения с чувствительностью Ю-^- 10~'Кл/см^. на основе гептилцианакрилата и аллилоксиэтилцпанакрилата глохут быть использованы в суб:,;ккрон-iioii технологии изготовления микроприборов. Исследована возможность их практического использования в качестве гаски для плаз-кохвмяческого' травления креглиия (селективность травления около Ю) о

¡la основе тугчолько-тонких полшернах лэшллюровских пленок возможно ссзданиз электроикчх приборов noioro типа, так казываоаах ЙТДП транзисторов. 3 таких приборах тонкая дзишпровская пленка (8-10 а) служи? 1униедъно-прозрачиш! барьером в структура шигакциониш; облаете:! (стока и истока).

Лпгобанил г.кзул^татои в-;ботн Результата работы докладывались nai Совещании по ^¡зичоеккм 1:р:шципз1.1 ссзддшш глолоку-ляр=ж ycTpoiicTd хранэкия и переработки информация и элох-грон-ной структуре галекул. Одесса, 1988 г.; Международном ск?.я!сзл-умэ "толекулярная апектроннка л блоютпыотерн", Москва, IS89 г,; Семинаре по лэкгкюровякам пленкам, Соской» Крпстаядогр'ф'я, 1989,1991 гг.; Международной иколе-се-кякарз нвтрадацао51ках методов екнгеза полгглороп, Алка-Ата, 1ЭЭ0 г.

Структура и ortt,ov рчботи Диссертация яэло^ела ira 1-13 страницах, состоит из введения-, четырех глав и гаклнченкя; содеряи? 5 таблиц, 55 рисунков. Спзсск uswnicisaracft литература вюшчаег 99 нагоеноваияЗ.

содваивяв ?шт

Во введен;;;; обсснотта актуас£-коо?:> те:я ¿псорр-тациопнол работа, излагался сог:лап;.л зэгачл и

основное цалк работч, ^оргулкрувтел пог,г:с плуггчо результата, полученные в работе.

Глава I посвящена обзору литературп. В главе приводятся общие сведения о способах формирования резистных пленок, используемых в стандартно;! технологии производства микросхем. Кратко изложены принципы получения и .физико-химические свойства мономолекулярных слоев на водной поверхности. Более подробно обсухсдавтся процессы полимеризации в монослое на водной поверхности и з мультшлолекулярних слоях на твердой подаояске. На основании литературных данных дана характеристика исследованных ПАВ. Приведены результаты но использованию ЛБ пленок в качестве <Аюто- и электронных резистов и их основные параметры. На основе литературных данных сделан вшзод о перспективности применения лаштаровских пленок в субмикропнон литографии при изготовлении микроприборов.

Глава 2 содержит краткое описание методов формирования мультислойных лэнгкюронекпх пленок, установки для исследования глонослоев ПАЗ и нанесения ¿Б пленок. Привейг.ч основше

условия получения иультимэлекуллрных структур (И.М).

Глава 3 фото- и злектронорезисты на основе ЛБ пленок, В §1 приведет; результаты исследования фогополимеризации в моно- я мулы'ислоях -цетклакрпловой кислоты (ЦАК).

9161133 СН2 = СИ - СООН

О хода полимеризации в монослое при облучении коротковолновым УФ излучением судкди по измеаоько врлкпиен поверхностного давления (П) г занижаемо"; площади. При облучении ионослоя нэбля-.далась контракцяя пленки. Уменьшение плогуию монослоя модно объяснить образованием ковадентгшх связей жегцу звеньями, в рэ&уль-тате чего достигается более плотная упаковка. Пленка становится механически более прочной , на что указывает плавнки характер П-А изотерм скатил в области точки коллапса - исчезает резкий излом при высоких дкшлошшх я увеличиваете:! площадь при низких поверхностных, значениях П . Скачок. электрического потенциала л V на границе раздела ^аз, характеризующийся ориентацией диполей молекул ЦАК в глоноолоо относительно нормали 1С поверхности! после облучения увеличивается на 50 мЗ. Обратный ход кривой. Д V характерен для полиг/.вр;шх ПАВ.

Процесс %огонолымврясации '<.:МС ЦАК на твердой подложке контролировался методом ПК спектроскопии по уменьшении пика, соответствующего валенпшк колебаниям С=С группы (1630 с.м~л).

Однако малая терглостабилькость и механическая прочность монсмершх и полимерных ]Л] пленок из ЦАК ограничивает их применение в микролитограрпи. Более пригоднц ЛБ пленки из предварительно синтезировашшх полимерных ПА:!, формирование ЛБ структур из таких ПАВ является сложной задачей, тем не менее они должны обладать о;цутп:ми;.;и преимуществами. Термостабильносгь и механическая прочность исходных полимерных ММС обеспечивает устойчивость пленок в дальнейших операциях термообработки и экспонирования.

В § 3.2 описано исследование полимерных ЛБ пленок на основе цианакрилатов. Использовались производные - цианакриловой • кислоты общей формулы: сА/ '

I

СН2 = С

0 = 0- 0СП Н^п+1 > гДй п 07 до а также содержащие с боковом заместителе гжяорая я ичттнят-ные связи. Эти соединения обладают рядои свойств, ьчлелггк гри

керзУьсезпе нокоолося i"i irep;""'i подчогчу v.'M

гадрэХ'-пьиуг)) w. сатгрдогя Лэиплчр^-Кюлл'стт, сак-п тгопт Л?яп'Т'?г-,,!!офера. с&яспяггся кзшооксН cu«:T>rwcii

Ksai^'opv'icTBiw (14.G гДг/аель) щия-грушш с. колояулкдх вода.' (За ит/оде^стпие п:ин-гру;тп/и коде-галле - .

If..? vJb:/i'3ïh.) Лягтсягая полтсоргзч^я пиаьгакрллатов протока-о"; тпосрэдстзейко на вэггтга? поверхности при формировали г.о-ксстс-с. Псгосггаость' сгр;л:т/р:;ровз:1Е:г, т.е. осфаззсйшга сглгпогс. в слоях из'н ».¡езду слой.л! деляна привести к згичктааькону повч-пошш кохапЕЧеской цгочпосгп а терюстлОилышскг cçoîvhpobsh-ных !:>:С. *

Исследована псвврхкостяэя агдашость, устойчивость на водной поверхности^ опро^влога: у охоты переноса ;«з;;осяоез полк-сзапэкрилзтов на подлоге:-/. Из взо:едо (поверхноспюо ' давление - пяозадь па 1юно;,'эраоо паяно) сжатая коносдоср наЗдепо, что цгсшкркла'ГЦ» содерхшако кайса шсстг углеродных атомов г. боковом ¿¡уэтспгголэ, плохо растекаьл'С.ч на водной поверхности. Идо-падь, аэирыаемая консслоем при фиксированном поверхностно-! даст-zeim изменяется во вредна» нет четко Ецразеяно?. ролаоти коя-, лапса. Такса поседешш i.:oebo объяснить изщ СЕвртар^гик! pac-тур?« полимерных попей с гяоб?т пал "асг.ганжл ргЬфяореннен в воде, Кпая Л'лртдка каблцдапаеь при'полимеризации на повархнос-тн воды производных одакакрялата, содер:гадах болееjшести угле-' родных атома в боковом заместителе. Изотерма сэдтня содержат характерное плато, которое расширяется с увеличением длины углеводородного газоста. МоНосдои Cg - Gjo полкцианакрилатов стабильны на водной поверхности . В таблице I приведены значения величин поверхностного давления (П) и площади на мономерноо звено (А) для производных полицианакрилатов с различными боковыми заместителями. Таблица I

}г Боковой заместитель А коллапса П коллапса (А2/мон.зв.) (дин/см)

I ■-0С2Нй плохое растекание v

2 - 0CSH7 ■ __ 11 11 И II

3 - 0С4Н9 п H II »

4 -0С5НЦ 11 11 Ч II

5 - 0CGHI3 17 '

- е -

6 - 0С7ЦГ5 20 25

7 - ocaiij7 15 25

8 - OCJ OFI?! 27 21

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

В § 3.2.2 приведены, результата гго измерению.: молекулярного веса производных полицлапакрплата на водной поверхности. В области небольших поверхностных дашэняй (монас 0.5 диц/см), где монослой находится в газообразно!,', состоянии, кривые ПЛ.— А отражает характер взаимодействия, молекул,. распределенных на позер? ности раздала вода/воздух. Если' кахдая молекула свободна и.не взаимодействует с соседней, то справедливо следующее уравнение: ПА = АоП + Âl/U fгде П. - поверхностное давление, Л - площадь, занимаемая макромолекулой, А0—константа, —константа Бояыща-на, Т - абсолютная температура, ¡Л - молекулярный вес полкмзрной. молекулы. Зависимость ПА от П при небольшие значениях-G'дня исследованных полицианакрилатои носит линейный характер; По точке пересечения прямой с ординатой находилось значение ПА. Вычисленный молекулярный вес для полицианакрилатов С5 , С7 , Сю . иыг-ет значение 1.5x105 0.4х105 , 2.2x1.

Для фотохимических исследований 3.2.3 , { 3.2.4) использовались производные цианакрплата, содержащие не мсяеэ.-пести углеродных атомов в эфирном радикале. Толщина ¡&IG варьировалась в.-пироком пределе от 9 до, 150 на. ДЕ пленки экспонировались коротковолновым УФ излучением через кварцевнй фотошаблон. При.больших дозах экспозиции (10-20 дд/смг) после-проявления-получено позитивное изображение рисунка фототеки; tor выяснения характера фотоиндуцированных изменений в образцам исследованы колебагель-ные спектры ДБ пленок-да и. посла облучения методой ЫНПВО на.ПК фурье-спептрометре.. H Ж спектрах; исходах ЛЕ пкздок найттают-ся полосы поглощения-,, соответствующие- валентным колебаниям групп С=0 в молекулах исходных ввцает (I75D' см~5,, деформационным коле баниям СЙ2 групп: (1455. езл^ ) и Cïfe групп. (7375 см-1 ), колебаниям С-0 (1260,1174 см-1). После; экспонирования,обнаружено:существенное уменьшение- интенсивности- указанных: полос: поглощения;, а. | также появление ноеой полосы поглощения: при. L7I8- сдс-Г",. которуи. можно отнести к валентным колебаниям- С=0' групп- н: карбоксильных.

- ? -

группах вещества экспонированной пленки (рис.1).

воздействии Уф излучешш на образец происходит процесс деструкции в ЛБ пленках :.олицианакрилатов в области слоаноэфирннх групп с образованием полшорной - цианакриловой кислота и олафлна. Т.о. ЛЬ пленки полицианакрплатов при облучении коротковолновым УФ светом обладают свойствами позитивного резиста, однако чувствительность очень мача.

С целью'увеличения чувствительности предпринята попытка сенсибилизации процесса ( см. § 3.2.4). В качестве'оптических сенсибилизаторов применялись поверхностно-активные производные нафтохкнона. Предложен новый способ сенсибилизации, который заключается в следующем. Сенсибилизатор .вводился не как обычно в исходный ;раствор, а .наносился ловерх полимерной лзнгшзровской пшенки методом Лэнгмлорл-Елоддст.т. Такой способ нанесешш не нарушает однородности -полимерного монослоя и в тс:£е зремя достигается 'высоки.! в-'ход роа.лдии. Пта облучении такой структуры Уф излученили ио/уч»«о негашшоа КоПбранение рисунка фотокаски, ¡.¡шквальная толщина-лв плыьги сонйибштзатора, необходимая для достижения наиболее шино.'ц конверсии определялась при экспозиции I jfe/cM~liKiKCiauubHan з.чсиозщйя) к составила величину 200л.

для оцетх цчп'очувссзк.смыюсти характерноп'.чос.-ио кривые ¡г^едстаилены в виде зависимоеïii пихода гсль-ч.ракчии от величи-экспозиции п/п - Ь (¿уД), гда.п - толкина ,'Л ч: гчл' поели

- о -

экспонирования и проявления, и - начальная толщина ЛБ плгш-кн, Д - экспозиция, определяемая как'произведение иадащего на ¡глету потока мощности излучения V на время ¿ (Л^О'-б). Конграст определялся по формула У -1/^(Д?,1/Дп), где,}'' -величина контраста, Дгл - экспозиция, необходимая для полного превращали а нерастворима фрсищию, Дп - експозщта, соответствующая начальной стадии превращения. Значения величкп чувствительности и контраста дул различных комбинаций сенсибилизаторов представлены в таблице 2. Таблица 2

Сенсибилизатор ДпО'Дк/см2) Лм(мЦ?/см^) Контраст ■

I. Октадецшшафто-

хинои 279 1049 1.4

2. Октадецюшафто-

хат ш+аптрацен 93 НЕС ' ' 0.92 '

3. Октадецилхлор-

НафТОХППОЧ . 186 1023 1,35

4. Октадещтлхлор-

иел)тох1шон+антсацен 93 744 1.10

Г

I

5

г!

н

л!Ш!1

для определения разрешения образцы с ЛБ пленками полпгептилцианакрилата экспонировались контактным способом через кварцевый фотошаблон с шириной линий 0.3 мкм (при Л экспозиции -254 кл ). (Рис. 2)

Исследован процесс 'передачи энергии возбуждения при фото-сенсибшшзированноы сшивании в ЛБ пленках полищтанакрилата. Замечено, что'на'скорость фоторэакции существенное влияние оказывает содсрзанпе кислорода. Ира.экспонировании образцов в токе аргона фотосшивание практически отсутствует. Завися-. ыость выхода нерастворимой фракции от парциального давления кислорода (сы. рис.3) носит экспоненциальный характер.

Однако, 8гот факт обнадежен только, когда в качестве сенсибилизатора применялся 2-о1:тадецилнафтохинон. При использовании хпорпроизводных нафтохлнона влияние кислорода но обнаружено: реакция протекает г: в вакууму и в токе аргона.

Vn

0,5

Ф

i

-j -2 -X O 13 ?/?

Рис 3

/■íofflio предпологлзгь, что в первом случае (сэяскбялззагср _ яафтохлпон) в.переносе эпергмз возбуждения'от сенсибилизатора к полимерной ЛБ пленке активное участка прзкп?.аог кнсло-род, лгйузпснгии способом прокЙксздгЯ в объем »ультяслоя. Бо втором (сенсибилизатор - хлоркафтохяяоп) возможна передача энергии возбуждения по резонансному кехашсму Ферстера. Для подтвсрхюкия этого прздполояетм определена зависимость си-хода гсль-фракцзд от толщин промежуточного слоя ПЛЗ, ЕПЗрТ-кого в рабочей полосе поглощения . С 2- октадецаляа$тохшском 8копер:иент проводился ка воздухеа с хлороятадецялпафтсхико-ном при давлениикм.рт.ст. (рис. 4).

h/Ъо ¡

Рлс Л

io

ico

150 d Ы)

Кривая зависимости конверсии от толщины промежуточного слоя ПАВ носит линейный характер (см. рис. 4-1). Затухание реакции начинается только при толщине слоя ЛАВ около 0.3 мкм. Несколько шш^е выглядит ста зависимость при проведении эксперимента в вакууиэ с использованием в качестве сенсибилизатора хлорпафтохшона. Кагибирование реакция начинается уае-при тол.. ¡5ИН8 проиеауточного слоя в 100 А. Таким образам, на малых расстояниях моает бить реализован резонансный кеханиггл передачи возбуждения. Исхода кз экспериментальных данных предложена следующая схема сенсибилизации реакции сшивания иолицканакрилатов в ДБ слоях:

9х + —1ох—20х Охсе+ —<& + се-

Ох + 0з——-02 + &с АПН + СГ--Ад + НС£

102 * АП--Дп + 02

(I) (2)

соог^атственяэ основное и возбужденные синглетное н тршшетксе состояние сенсибилизатора. 302 и^Ог , соответственно оскозное тродлетное и возбужденное синглетное состояние кислорода. Бри сенсибилизации фотосщхвания нафтохиноном на воздухе энергия возбуждения на полимерную ЛБ пленку передается через скнглетный кислород, который образуется в результате переноса энергии возбуждения от триадетного состояния сенсибилизатора на молекулярный кислород (схема I). В случав проведения реакции в объемах с пониженной концентрацией кислорода в переносе энергии участвуют активные радикалы хлора, образующиеся при облучении УФ излучением хлорпроизводного нафтохинона (схема2).

.ПК спектры образцов из ЛБ пленок полигептшщианакрилата .до. и - после облучения УФ излучением с сенсибилизатором сотершен--ай'Едеккгшы. Следовательно,-эфирная группа не подвергается в данных1 условиях фотолизу,, как это имело место при облучении .образцов, не .содержащих.сенсибилизатор. Можно^предположить следую-:.шие> варианты: I) либо:возбуждение передается на циан-группу с образованием циклической структуры

::0~ 9 - СС7Н 15 о =С-0С7Н]^5 0=С-0С7Нт5 сн2- С - сн2^ ---СН2^ с -- сн2 \ С /СнЛ

^ — и Чм-'

.2). либо происходит-отрыв-водородного атома от./' углерода с образованием полимерного и гидрскшршгсняго радикалов.

£fcÇM}C7iII5 0=Ç - C7HI5

(-ch2 - ç - )n -CH-6- + HOO*

с W СА/

Образовазплеся полимерные радикалы мог^т сппгааться медяу собой. Hs в пользу первого'варианта говорит тот факт, что по фотоэлектронным спектрам не удалось обнаружить изменений в полосе, соответствующей циап-группе.

В § 3.2.5 с цзлъю создания плазмостойксго реглета, пригодного догпелодьзэванш! з качестве за^тпого слоя при сухом травлеияв в кислородной плаемз, ксследозааа. палтаериие крем- ' нийоргаютеекдз ГШ,'а именно пропззеднзз пЗшнанрзлата п акри— лата слэдуэщей структуры.

СНз енз

CH2=C-C0XH2-CÏÏ2-0- Si -О- S ! -С% . ( I )

С СР^з 'cil3

СПз ÇJÎÎ3

СН2=С11-С00-СН2-5;-0-5.'-СПЗ (2)

СНз СПз ' ,0-SHC Hg)s CK2=CH-C00-CH2-S/-CH3 ' (3)'

nO-S;(CH3)3

a также сополимеры бутилцианакрплата с кремпяйоргапическим мономером следующего строения:

СЩ СНз. СНз

СН=0-С00-СН2-СП2-(Ш2-СН2- h; -O-ii -СН3 (4)

СНз сн3

в. соотношении 9:1,2:1,1:1.

Соединение (I) полпмерпзуется на водкой поверхности, но образует неустойчивые мсносяоз. ЛБ слоя.фот?.?грозалясь из смеси (II с гепгплцианакрилатом. Предполагается, что при наяесснил этой смеси мономеров на веднуи поверхность протекает сополкмерпза— ция. Характер II-A изотерм статна монослся указывает на одяород- ■ сть полученной систем. После облучения УФ излучением получен- -ных lia основе это.! смеси ЛБ структур; получен.негативный резист; устойчивый в кислородной плазме. Стойкость в кислородной плаз.--

г.-.е обеспечивается благодаря отщеплении метильннх групп.и обра-.-зеванию- силано~ых мостиков. Одиака, .фоточувсФвительнссть этой системы-.пропадает по мере увеличения, вязкости. (IУ при хранении.:. поскольку соединения (2) я (о) не полимеризуются на водной по—

BopxBoota, краослсЕ ua вх основе формировались сз прадЕг-Г-^ьпо сингсзкрозакплх полмиров, Полимэр (2)' оЗрагуот на водной псвопх-пооти устойчивый кздослой с поверхностей да>л«п:еа в коллапса дпн/см. Величина фзточупо1Ы11е?;ькоета ЛБ слоев (2) ■ сравнима с днщыин для поянцлавакрулата, по ечход реакцеа вгзо, Селективность травления в кислородной roiasisa по оргапачеокоду «лаю каз 100, Моиослоп полимера • (3) переносглнсь па подлогу со слсд&ш doäBj, nosrotsy цултд^слой содержа,1! loaovo дс-1»схгой. При облучении УФ светом фоточ7ВСХйиГ1и!ЬПости но о0цару;г,о!1й. По-вид&лсму пгр- . рэфобино ззостн расиолохови горЕзоитольпо на поддай. Бспзрхкосгв, Болс.г,ствиа чего ко /.сстигается плотная упаковка моиослоемР что препятствуем прэгекздиа фотохимической роакцеи.

Дня повикошш' растворимости и стойноотд нодкаерфис кре;.а:я£-оргапических соединений были сицтезировани cono,талеры' бутшщкан-акрилата с крп,мшйар?ащ1'ческш,{.созда.г;аапс".1 (4) в сооткоазасн' (1:1),(2:1)Г(9:1КЛЕ слои. сополимеров (2:1) и (0:1) с нанесенной , поверх! ЛБ пленкой сенсибилизатора сшивав?ся при, облучении Уф излучением. В тоге время ЛБ слои сополимера (1:1) в. аналогичных условиях не сииваатср. ПапибутЕлцианакрилат .такие но свивается , в этих условиях. Таким образом, цожао пр&тояощчь,' что введение даже- небольшой Дели кремнийоргавнческюс ыоцомарных звеньев в структуру ' полимера,..стабилизируо? полимерный шюслой и пропят-, ствует сворачиванию цепей, облегчая тем cmÉtu образование сии-'bd¿c.,b случае ка сополимера (1:1), в котором количество бутил-акрилатшгх п'кр^мнийорганических звеньев одинаково образование сшивок стерпчески затруднено. Наилучшие результаты получены ш ■ ЛБ пленках из'Сополимера (2:1): при чувствительности Дг^О.УДе/сг^

пленки довольно стабильны -в кислородной плазме. ,, . При использовании фоторезистов дальнего ультрафиолета (2GO-ÍOO км) ыоздо получать разрешение до О.Змкм , что и'было продемонстрировано на примерз ЛБ плекок из полицианахрилата. Дальнейшее уменьшение размеров, рисунка возмогло при использова-

• рии для'экспонирования электронного луча.

• ■ В .работе чувствительность к электронному ¡лучу плазмостой-ких ЛБ пленок исследована на примере соединения.(2) и сололиме-ра (2:1).. Для экспонирования, использовалась промышленная установка. % ВА-20 с ускоряющим напряжением 20 кэВ. Чувствительность при экспозиции Д50 составила величину.I мКл/см2 ."

Экспо1шрован1ше электронным лучом плазмостойкие ЛБ пленки

;?з (2) л сополимера (2:1) бали использованы в качество каски для пглзкохшического травления кремния. С зтой цель» на хроьс-

надстийу на центрифуге наносилась органическая пленка негативного фоторезиста толщиной до I мкм » которая затем подвергалась дублению;, либо методом Лзягмзра-Бяодаагг формировалась пленка нолкгептилцканакрилата толг'даоЛ до 0.3 пкм , с псс-лсяущкм облучением УФ излучением. Сверху наносились ДБ слоя кре.мнийорганического полимерного ПАВ толщиной от ICO до'1000 А, После экспонирования гдактроннчи лучем и яроязления в раствори-голо з'фтиего тонкого слоя, обееяечпзгязего высокое разрешение г со А структуры, ниглпй толстой слой" через ьолученяуа маису проявлялся а кислородной плазме. Полученная таким образом двухслоЗ-пял маска молот -быть использована дач дальнейшего плазмотампчес-кого травления кремнн_я. Ка рис. 5 представлена фотограф:"'. полу-

ч'мп'ой ; . ... ,■.

"ухело^пей маски.

./у.;;

Ргс. 5

í ■

1

v4i,

i.'.;?-" - a.-:i'

Ц" ''

н

J.

f!

Ш

l-'A ■

W

'7

И

I t.nz!

■ :;¿1''i., jí.'il,i -

■'í

Профиль вававоз траплоЕКя

В § 3.2.6 показана возможность получения1 на основе ЛБ пленок из иолицианакрилатов электронного резиста сверхвысокого разрешения . .¿¡ля оценки величины чувствительности рисунок ка образцах создавался путем сканирования электронным лучом с огсргпеИ 20 коЗ площадок шзмером 5x5 мм'* при различных значениях величин экспозиции. Но зависимости толщины от экспозиции оприделена величина чувствительности.. Толщина пленок вычислялась из измерений на интерференционном микроскопе до и после облучения. Наличие ненасыщенно:' связи в эфирном радикале поли-цианахрилата позволило увеличить чувствительность на два поряд-

ка - 14 - . (См. табл. 3) . Таблгща о

J? Соединение (ЛБ пленка) . Чувствительность к электронному лучу - Дяо (Кл/см2 )

1. с Г/. [- СН2 - С -jn 3x10"5 СООС ?К 15

2. L оно- ОН -]п COOCií2 -Ь7(СН3)о -0-S/(CII3 )3 10"°

3. (¡¡IV L СН - с -Jn 2x10-7 С00(СНо )2-О-СН2-СН=СКр>

Для определения разрешения экспонирование образцов с ЛБ пленками полицианакрилата проводил;: на электронном микроскопе УШ-IOÓC. Минимальная ширина линии, полученная при ускоряющего напряжении 20 кэВ равна SO им.

Исследована цлазмостшость ЛБ пленок из полицханакрилата после обработки электроники лучом. .Состав плааш представлял собой смэсь газов иесгафтористой серы (S Pg) и чстыреххлористо-го углерода (СС£-к). Селективность травления по кремнию - 10. Г.ОПппу-зозгиП'О..ДБ~раяктта в низкотемпературной технологии кзго-

. Впервые возможность использования лэнгмюровских пленок в электронных приборах продемонстрирована на примере изготовления Над 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 окисления кремния, остальные технологические процессы являются низкотемпературными. Он имеет следующие отличия от известных транзисторов (см. рис. 6). Рис.. 6

КремшШ р-ттшд

I. Стог, и исто:; представляют собой госте ктнруеткз MTjjJl контакта, в которах роль туннельного диэлектрика виполняэт полплерная лэнг-г.оровскдя пленка толвдной 8-10 А, 2. Поцзатзорпнй диэлектрик фор-м.у.розалсл из ЛБ пленок полициалакршата толщиной от 400 до 600$. 3. Вез фотолитографические операции осуществлялись с пемогьа саз-работагагаго ЛБ фоторезиста. В некоторых операциях, напргслер, вскрытие окон в мег.слойной изоляции, использовалась маска из ЛБ пленок, устойчивых в кислородной плазме.

Поскольку перенос ганослоев па подлокку происходит при комнатной температуре, процессы формирования стока и истока, а также подзатворного дкадектрика являются низкотемпературшми, что особенно заяко при изготовлении микросхем на полупроводниках не вы-деркизаюстх высоких температур.

Bil30,ii

1. Предложен новый способ фотсчзенспбклизпрованноЯ реакции сшивания в ЛБ пленках из полкцканакрилатсв. На основе гептилцкая-акрилата получен сверхтонки;! негативный фоторезист с чувствитапъ-,чсстью 0.5 Дж/см2 и разрешением 0.3 г.чел.

2. Впервые сформированы ЛБ структуры из крегнийорганпческих полимерных ПАВ. Получены фото- и электроночувстпителыше резястпыо пленки, устойчивые в кислородной плаз?,«о (селективность травления по органзгческсму слою больше 100) п измерен! их параметры.

3. Бперзые получены ЛБ электронорезисты высокого разреиеаия (20 им) с чувствительностью 10~5- 10~7Кл/см из полициакакрилатов, устойчивые в плазме для тразления кремния (селективность - 10).

4. Впервые ксслопоЕаны мснослоп та водной поверхности производных цеанакрилата с боковыми замэститслями, содеряаппи.я от 2 до ТО углеродных атомов. Сформированы ЛБ структуры из С7 -^Сю поли-•(папакрллатов с млпюлалыюй толщиной одного монослоя 8 Л.

5. Впервые по низкотемпературной технологии на основе лепг-кгдровог.лх пленок изготовлен на кремнии полевой МГДП транзистор, в котором топкая лэниллрэвекал плсш'л слу.глт туннольпо-прозрачннм барьером в структуре кнзекцкоипох областей (стока и истока).

основное содержание работы изложено в следующих публикациях: '•:. ¿ejesou A.C. Млгвееза H.H. Мягксв И.З. Электрические параметры структуры крэкняй-пателолекулярнае слои Лзягмяра-Клодяетт-: :еталл.

/У Г.:и:'.по?лектр-лшглЛ585.Т.1.4.В.4.С.359-361. . . , „

2, Muaq/wv L I/. Halveeva ¡VK. Novai) (л/г. Zesfet"ov^.s. ßuwi

kovvlHelaC-ynsaealoi-Se^condu^

XV //y.PtoCccaeaz -Eeeettowes. KS*. К 3. Л//.Л //.

3. Матвеева U.K. Ыягков И.В. Новак В.Р. Фотосенсибилизировапноо ' сшивание в лэнгшровских пленках на основе полицианакрилатов.

//Тезксц докладоз.. Международный симпозиум. Молекулярная электроника и бкокомпьютеры.Москва.1989. С. 78-79.

4. Дешевой A.C. Катвеева U.K. О поверхностных состояниях 1Щ1 структур с диэлектриком из ДБ слоев на основе фталоцианина кобальта. //Микроэлектроника.1989.Т.18.В. 6. С.565-567, .

5. Банников B.C. Матвеева Н.К. Ыягков И.В. Иовак В.Р. Ракитин В.В, Серебренников A.Í3,/Половой транзистор с МТДП контактами и подзатворным диэлектриком на основе лэнгмюровских пленок ^Письма

в Ш. 1989.Т.15.В.6.С.15-18.

G. Кириленко"В.П. Матвеева Н.К. Изучение процесса старения элементов структуры металл-туннельно-тошсий диалектрик-полупровод-кик с использованием лэнгмюровских пленок методом ЭОС.//сб,научных трудов:Физические основы твердотельной электроники. Ленинград. 1989. С.282-283.

7. Матвеева Н.К. Негативный резист на основе лэнгмюровских пленок из полюшанякрилата, чувствительный к коротковолновому ультрафиолетовому излученир./'Биологические мембраны. 1990. Т. 7.

» II. С. 1200-1204.

8. Лопатина И.В. Секченя Н.Г. Магер К.А. Гусева Т.И. Гололобов Ю.Г. Матвеева Н.К, .Получение к характеристики моно- к мульти.ю-.декулярных 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. iyсева Т.И. Лопатина И.В. Туннельно-тонкий'диэлектрический ма-териалУ/А.С. № 1400384 . 01.02. 1988.'

10. Ракитин В.В. Серебренников A.B. Крутикова Л.Е. Баклимишин В.И, ' Махонин И.И. Берестенко М,К. Новак В.Р. Мяг^оз И.В. Матвеева Н.К.

Способ изготовления МДД интегральных схем.//А.С. Л 150^130. 28.06. 1988.

11. Ma.ivee.va М.К-. ¡Sokov Yu.S: pteporaí¿on- of Cywioac-' iyCaie-¿f/Z ¥/"éb>s o/id УАесг Oí/ ал с/ £ Recito/?

Неs/'st A/opeícoUon Conte-

xt л ce on Хол(//»и!z- Bioc/ogtí J/'&vS í/y£s¿rac/sj Pa r is FxoncZ. P.

12. Moiveeva ft/,K. ßokov, Vu.S. Pxe/joroi/ол of- еуалояс -«tif^QÍe- Халд/ни/г - /Мос/geÜ /¿£л>$ о л с/ í/ie¿t ü¿¿yo-Víottt and e-iccízon xeíi'sé a/on¿¿eo Hon // y/}í'n SOClcí Ы£л?З. /992Л20У. .