Qu’est-ce qu’une résistance ?
La résistance est un matériau utilisé pour protéger des zones spécifiques d’un substrat dans des processus tels que la gravure et la soudure. Les résistances utilisées dans les procédés de fabrication des semi-conducteurs sont généralement simplement appelées “résistances”.
Lorsque les résines photosensibles absorbent la lumière d’une longueur d’onde spécifique, leur structure chimique change et leur solubilité dans les solutions de nettoyage et de développement change également. Par conséquent, après l’application de la résine sur le substrat, il est possible de solubiliser ou d’insolubiliser une partie seulement de la résine en irradiant la lumière sur le substrat à travers un masque portant un motif de circuit. Lorsque le substrat est lavé avec une solution de développement dans cet état, seule la résistance soluble est éluée, créant un état dans lequel seule une partie du substrat est protégée par la résistance.
Il existe deux types de résistances : la résistance positive, dans laquelle la zone irradiée par la lumière se dissout dans la solution de développement, et la résistance négative, dans laquelle la zone irradiée par la lumière devient insoluble.
Utilisations des résistances
Les résistances sont des matériaux qui protègent des zones spécifiques dans des processus tels que la gravure et la soudure. Les photorésistances, qui sont des agents photosensibilisants dans les procédés de semi-conducteurs, sont souvent appelées simplement “photorésistances”, c’est pourquoi cet article présente également les photorésistances.
Les résines photosensibles modifient leur structure chimique lorsqu’elles sont exposées à la lumière et développent une résistance chimique ou, au contraire, se dissolvent dans la solution de développement. Grâce à cette propriété, les résines photosensibles appliquées sur une plaquette de silicium sont irradiées par la lumière à travers un masque représentant un motif prédéterminé, puis lavées avec une solution de développement pour créer une zone traitée exempte de résine et une zone non traitée protégée par la résine sur le substrat. La résine est l’un des matériaux indispensables à la fabrication de circuits intégrés à semi-conducteurs hautement intégrés et miniaturisés.
Fabrication des résistances
Dans le processus de fabrication des semi-conducteurs, les plaquettes de silicium sont grattées par un processus de gravure pour créer de fines irrégularités. Les résistances protègent sélectivement le substrat au cours de ce processus de gravure.
La résine est d’abord appliquée uniformément sur le substrat, puis la lumière est irradiée à travers un masque représentant des circuits intégrés sur la résine. La structure chimique de la résine dans la zone irradiée est modifiée par l’absorption de la lumière, de sorte que la solubilité de la résine dans la solution de développement peut être modifiée selon que la résine est irradiée ou non. Dans le cas des “résistances de type positif”, les zones irradiées par la lumière deviennent solubles, tandis que dans le cas des “résistances de type négatif”, les zones qui ne sont pas irradiées par la lumière deviennent solubles.
En gravant avec des résistances restant sélectivement sur le substrat de cette manière, il est possible d’enlever sélectivement le substrat uniquement dans les zones où il n’y a pas de résistances. Le modelage du substrat est achevé par l’enlèvement et le nettoyage de la résistance restant sur le substrat après la gravure.
Résistance et écran à cristaux liquide
Certaines résistances sont connues sous le nom de résistances de couleur, qui sont des encres contenant des pigments ou d’autres matériaux colorés. Les résistances de couleur appliquées sur des substrats en verre sont durcies par irradiation à la lumière, telle que la lumière ultraviolette, de sorte que la solution de développement n’emporte pas la résistance après l’irradiation à la lumière.
Les écrans à cristaux liquides sont imprimés avec les trois couleurs primaires rouge, bleu et vert, et c’est là que les résistances de couleur sont utilisées. Les motifs rouges, bleus et verts peuvent être formés en appliquant d’abord une résine de couleur rouge, en photopolymérisant uniquement les positions désignées et en lavant ensuite avec une solution de développement, puis en procédant à des opérations similaires pour la résine de couleur bleue et verte.
Types de résistances
En plus des types “positif” et “négatif”, les résistances peuvent également être classées en fonction de la longueur d’onde de la lumière qu’elles absorbent. Dans le processus de fabrication des semi-conducteurs, la ligne g (longueur d’onde : 436nm), la ligne i (365nm), le laser excimer KrF (248nm) et le laser excimer ArF (193nm) sont utilisés dans les systèmes d’exposition, et il existe des résistances dont la structure absorbe chaque longueur d’onde.
Par exemple, les résistances positives pour les lasers à lignes g et i utilisent un composé constitué d’une résine novolaque et de composés de sulfonate de 1,2-naphtoquinone diazide (NQD). Dans ce composé, le NQD est hydrophobe et généralement insoluble dans les solutions aqueuses alcalines.
Toutefois, lorsqu’il est irradié par des rayons g ou i, le groupe NQD se décompose et se transforme en un composé hydrophile. Par conséquent, la résine peut être dissoute dans des solutions de développement alcalines après l’irradiation. D’autres résistances positives pour les lasers KrF utilisent des résistances amplifiées chimiquement, dans lesquelles l’exposition génère un acide et la réaction catalytique de l’acide accélère le changement de la résine dans la zone exposée.