Soak-Liftprozessor am FBH ermöglicht feinere Strukturen

Am FBH wurde ein spezielles Lift-off-Verfahren entwickelt, mit dem feinste Gate-Strukturen qualitativ einwandfrei geliftet wurden. Dieses Verfahren soll künftig für die Entwicklung innovativer Mikrowellen-Bauelemente genutzt werden, die bei immer höheren Frequenzen arbeiten können. Ein wesentliches Funktionselement der Transistoren sind die Steuerelektroden. Diese so genannten Gates sind im Prinzip sehr schmale, lange Metallstreifen auf der Oberfläche des Halbleiters. Sie gehören zu den feinsten Strukturen, die am FBH erzeugt werden. Bisher waren Streifen mit einer Breite von 500 nm bis herunter zu 250 nm meist ausreichend. Die aktuellen Bauelementeentwicklungen erfordern jedoch Streifenbreiten von weit unter 250 nm bei einer Länge von 125 µm und mehr. Die kürzlich am FBH in Betrieb gegangene Elektronenstrahl-Belichtungsanlage (E-Beam) ermöglicht die Belichtung von Fotolack (E-Beam Resists) für Strukturgrößen von kleiner als 50 nm. Um diese winzigen Strukturen auch im Bauteil zu erreichen, sind ergänzend zur Lithografie weitere Prozessschritte erforderlich, zum Beispiel geeignete Metallisierungsverfahren.

Ein zentrales Verfahren zur endgültigen Ausbildung der Strukturen ist das Lift-off. Dabei wird der Resist durch spezielle Lösungsmittel entfernt, wobei auch die darauf befindlichen Metallschichten abgehoben werden. Bei den üblichen Liftprozessoren werden Lösungsmittel unter Druck auf die Oberfläche des Wafers gesprüht. Das Quellen des Resists und das Abheben des Metalls laufen praktisch in einem Arbeitsgang ab. Dabei können die feinen Gatestrukturen mit abgerissen oder durch das abgehobene Metall beschädigt werden. Dies führt zu einem Ausfall des Bauelementes. Für empfindlichste Strukturen wurde deshalb bisher auf ein manuelles Eintauchverfahren ausgewichen.

Um die Reproduzierbarkeit seiner Verfahren zu erhöhen, hat das FBH kürzlich einen neuartigen Liftprozessor in Betrieb genommen, mit dem kleinste Strukturen schonend geliftet werden können. Bei diesem Soak-Liftprozessor werden das Quellen des Resists und das Abheben von Schichten getrennt durchgeführt. Nach dem Quellen in einem Soak-Behälter wird das Resist in einer Sprühkammer entfernt. Im Unterschied zu den klassischen Liftprozessoren verfügt die Sprühkammer über mehrere unterschiedliche Düsen, die mit verschiedenen Drücken arbeiten können. Damit kann der Lift-off-Prozess sehr genau auf die zu bearbeitenden Strukturen angepasst werden. Mit diesem Verfahren konnten am FBH erste empfindliche 250 nm Gate-Strukturen qualitativ einwandfrei geliftet werden (s. Abbildungen). Jetzt wurde die Verfahrensentwicklung für das schonende Liften der Standard-Metallisierungen am FBH abgeschlossen. Die Übertragung und Qualifizierung dieses innovativen Liftverfahrens in bestehende Produkte des FBH ist begonnen worden.

FBH-Forschung: 13.10.2010