Im Folgenden soll versucht werden den Fotolithografie Prozess zu beschreiben. Als Beispiel dient die Schaffung eines MOSFET. Der Fotolithografieprozess spielt bis zum heutigen Tag eine entscheidene Rolle für die Herstellung von integrierten Schaltungen.
Bau eines MOSFET
Ziel ist es einen MOSFET zu bauen. Dieser sieht im Prinzip folgendermaßen aus.
Wie lassen sich solche Strukturen, welche winzig klein sind herstellen? Hierzu sind 20 Schritte notwendig welche im Folgenden erläutert werden.
Die Grundlage eines MOSFET ist das Substrat. Dies ist in den meisten Fällen eine Siliziumkristall. In neueren Herstellungen wird eine Siliziumscheibe verwendet die man als Wafer bezeichnet. Er ist vordotiert. In unserem Fall ist er es ein p Substrat
Schritt 1: Oxidation
Die Oberfläche wir oxidiert, es entsteht eine Schicht nichtleitendes Siliziumdioxid
Schritt 2: Nitrid
Auf die Oxidschicht wird nun eine Schicht Nitrid aufgedampft. Diese Schicht wird später als sogenannte Maske dienen.
Schritt 3: Foto Lack
Es wird eine Schicht Foto Lack auf die Nitrid Schicht gebracht. Diese wird mit einer Maske belichtet.
Schritt 4: Auswaschen
Die unbelichteten Stellen des Foto Lack werden wie bei einem Foto ausgewaschen.
Schritt 5: Ätzen
Durch die Lücken um Foto Lack werden die Nitrid Schicht weggeätzt.
Schritt 5: Entfernung des Foto Lack
Die Foto Lack Schicht wird chemisch abgewaschen. Es bleibt eine Nitrid Maske stehen.
Schritt 6: Verdickung der Oxidation
Durch nasse Oxidation wird gezielt in den Lücken der Nitrid Schicht, die Oxidation verstärkt um später eine Isolation des Bauelement zu erreichen.
Schritt 7: Entfernung der Nitrid Schicht
Die Nitrid Schicht wird chemisch entfernt.
Schritt 8: Polysilizium
Polykristallines Silizium wird aufgedampft. Dieses Material ist leitend und entspricht später dem „Metal Gate“ des MOSFET
Schritt 9: Aufbringen einer Lackmaske
Wie in Schritt 3-4 beschrieben wird eine Foto Maske an der Position des späteren Gates aufgebracht.
Schritt 10: Ätzen
Durch wegätzen der Polysiliziumschicht entsteht das Gate unter der Lack Schicht.
Schritt 11: Entfernen der Lackschicht
Nun befindet sich das Gate isoliert vom p dotierten Grundsubstrat an der gewünschten Position.
Schritt 12: Postoxid
Es wird eine weitere Schicht Oxid (grün) aufgedampft welche das Gate isoliert.
Schritt 13: Dotierung
Mit Phosphor ionen werden n-dotierte Regionen erzeugt.
Schritt 14: Oxit
Es wird eine dicke Oxid Schicht aufgebracht, um spätere Metallschichten zu isolieren.
Schritt 14: Maske
Es wird eine weitere Foto Maske aufgesetzt.
Schritt 15: Ätzen
Die Oxid Schichten werden weggeätzt
Schritt 16: Entfernung des Lack
Schritt 17: Metallisieren
Aufdampfen von Aluminium, um die Kontakte zu den Dotierungen und dem Gate zu schaffen.
Schritt 18: Foto Lack
Aufbringen von Lack für anschließendes Ätzen
Schritt 19: Ätzen
Schritt 20: Lack entfernen
Damit ist der MOSFET fertig mit seinen drei Anschlüssen. Sie können entweder nach „außen“ geführt werden oder wie bei integrierten Schaltungen mit weiteren Metallschichten weiterverdrahtet werden.