X射线光刻技术的研究.pdfVIP

X射线光刻技术研究 叶甜春谢长青陈大鹏李兵刘训春仇玉林 (中国科学院微电子中心北京650信箱100010) 王继红苏伟军刘业异姚汉民 (中国科学院光电技术研究所，成都积流350信箱，610209) 摘要：下一代光刻技术(NGL)研究和选择已经成为当前半导体制造行业最为引人 关注的热点问题。在这些技术之中．x射线光刻技术被认为是最接近于实用要求的 一种。目前国际上关于X射线光刻技术的研究已经集中在大规模生产的实用化问 题上，同时，应用于微波毫米波单片集成电路(删Ic)制造正成为一种新趋势。 尽管与国际水平存在着巨大的差距，但经过多年的积累，国内的x射线光刻技术 研究正在走出单项研究的局面，逐渐形成了以0．15微米及以下尺寸技术要求为目 标的一套研究体系，面临着整体水平的技术突破。 关键词：x射线光刻，掩模、SiN。、对准台，删Ic 一、前言 光刻技术一直是集成电路制造业向前发展的技术先导。随着器件特征尺寸向0．1微米逼 近，一直占据主流地位的光学光刻技术开始遇到越来越严峻的挑战。尽管深紫外(I)UV)光 刻仍然在努力突破分辨率的极限，有研究者声称157rim光源将使光学光刻应用到0．1微米甚 至以下“，，但最终终结光学光刻霸主地位的因素很可能不是难以逾越的技术障碍，而是随着 光源波长缩短而呈指数增长的成本。实际上，相对的低成本一直是使光学光刻技术的主导地 位得以保持到0，18微米的一个关键因素，但从193nm剑157nm光源的急剧增长的成本使得 光学光刻最终开始显现出强弩之末的迹象。 与此同时，下一代光刻技术(NGL)的研究和选择已经成为当前半导体制造行业最为引 入关注的热点问题。这些技术包括：1)x射线光刻(接近式)技术：2)极紫外(EUV)即软 这些技术在展示各自优势的同时也面临着各自的挑战，简单的对比其优缺点往往得不出任何 令人信服的结论。但如果以集成电路生产要求为目标，有两点是具有一定的可比性的，那就 是成本和进度．而在这两方面，x射线光刻技术被认为是最接近于实用要求的一种。据ASET 的研究结果12)，x射线光刻在NGL候选中具有虽低的成本。目前国际上关于x射线光刻技术 的研究已经集中在大规模生产的实用化问题上，而相对而言，其他技术还仍处于可行性或者 准投入生产时，现在得出结论还为时过早。但毫无疑问，x射线光刻目前正处于一个十分有 ’ 利的位置。 目前国际上X射线光刻技术引人注日的进展包括：IBM正在其生产线上进行批量生产试 PowerPC、卜4Gb 验“’；Toshiba、Mjtsubishi和r蹦将其应削于400墒4ZDR埘测试单元电 路的制造：SAI。公司99年推出的0．13微米标准的点源光刻机XRS2000：美国麻省理工学院应 360— 用x射线光刻研制出25纳米栅长的MOSFET等等。此外，特别值得注意的一个趋势是将x射 线光刻应用于微波毫米波(MMIC)电路的制造。尽管x射线光刻技术还不能完全满足超大规 模集成电路生产的要求，但MMIC电路规模不大，只对光刻分辨率有特殊要求，与其他各种 光刻技术相比，X射线光刻目前取得的进展已可以满足姗IC电路生产的要求。SAL公司在99 Martin 集团的Sanders已经购买了一台用T 6aAs器件的制造。 就国内状况而言，在0．25微米以下的光刻技术(包括光学光刻技术)中，国内已经进 行的研究工作只有X射线光刻技术和电子束直写光刻技术，而其他光刻技术研究到目前为止 基本上还处于前期调研或预研阶段。国内X射线光刻技术研究主要集中在中国科学院微电子 中心(包括掩模、光刻技术和器件应用)、中国科学院光电技术研究所(光刻系统)、中国科 学院高能物理研究所和中国科技大学的两个同步辐射国家实验室(光源和LIGA)、航天部北 京徽电子所(点源光刻)等单位。作者将在本文介绍这方面的必威体育精装版进展。 二