柔性电子制造基础文献-无机薄膜晶体管制备之图形转移工艺-望金山解答.doc

无机薄膜晶体管制备之图形转移工艺 姓名:望金山 班级： 学号： 摘要：晶体管结构制造是IC器件的基础，如今的半导体芯片、电子器件和集成电路向着更高集成度方向发展，而图形转移技术是芯片制造的关键，决定了芯片的最小尺寸。决定IC 特征尺寸大小的关键和瓶颈技术就是其中的光刻环节。IC 特征尺寸的变化与光刻技术的发展关系遵从着著名的摩尔定理。随着IC 特征尺寸的减小，采用的曝光方式从接触式、接近式到投影式；光源从436、365、248 nm 到193 nm;数值孔径从0.35、0.45、0.55、0.60到0.70。当特征尺寸小于100 nm 时，离轴照明技术、相移掩模技术、浸没透镜技术等作为目前提高光刻分辨率的新技术正被研究和应用。为了更进一步提高光刻分辨率，延长光学光刻寿命，新型的光学光刻技术包括x 射线、离子束投影、无掩模、电子束投影和电子束直写等已被提出和研究。本文首先介绍了微纳制造中的传统光刻技术的一般工序，回顾了各阶段主流光刻技术的基本原理和特点。然后重点介绍了以准分子光刻技术、极紫外光刻、电子束光刻、离子束光刻、Ｘ射线光刻为代表的光学光刻技术的新发展；最后详细地介绍了下一代光刻技术——纳米压印的基本原理和工艺，以及几种典型的纳米压印技术和发展的新型纳米压印技术。 关键词：IC制造 光学光刻 纳米压印 光刻技术 光刻技术是集成电路的关键技术之一，在整个产品制造中是重要的经济影响因子，光刻成本占据了整个制造成本的35％。光刻也是决定了集成电路按照摩尔定律发展的一个重要原因，如果没有光刻技术的进步，集成电路就不可能从微米进入深亚微米再进入纳米时代，所以说光刻系统的先进程度也就决定了光刻工程的高低。 光刻技术概述 光刻是在光的作用下，使图像从母版向另一种介质转移的过程。母版就是光刻版，一种由透光区和不透光区组成的玻璃版。光刻工艺包括光复印工艺与刻蚀工艺两部分。 光复印工艺是把模板上的几何图形转移到涂在半导体晶体片表面的对辐照敏感的一薄层材料（如光致抗蚀剂、光刻胶）上去的工艺过程。这些图形确定集成电路的各种区域，如离子注入区，接触孔，压焊区等。所用光线通常是由水银蒸汽发射的紫外光，含有波长为366,405和436nm的光。用滤光器选择360nm附近的光谱，也可以是远紫外光（波长300nm）、X射线（波长0.5~5.0nm）或电子束（束点大小100nm）。 为了产生电路图还需要再一次把光刻胶上的图形转移到其下面的组成集成电路器件的各薄层上去，这种图形转移是采用刻蚀工艺完成的。 传统光刻工艺 一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。 1、硅片清洗烘干（Cleaning and Pre-Baking） 方法：湿法清洗+去离子水冲洗+脱水烘焙（热板150～250C,1～2分钟，氮气保护）。 目的：a、除去表面的污染物（颗粒、有机物、工艺残余、可动离子）；b、除去水蒸气，使基底表面由亲水性变为憎水性，增强表面的黏附性（对光刻胶或者是六甲基二硅胺（HMDS））。 2、涂底（Priming） 方法：a、气相成底膜的热板涂底。六甲基二硅胺（HMDS）蒸气淀积，200～250C，30秒钟；优点：涂底均匀、避免颗粒污染；b、旋转涂底。缺点：颗粒污染、涂底不均匀、HMDS用量大。 目的：使表面具有疏水性，增强基底表面与光刻胶的黏附性。 3、旋转涂胶（Spin-on PR Coating） 方法：a、静态涂胶（Static）。硅片静止时，滴胶、加速旋转、甩胶、挥发溶剂（原光刻胶的溶剂约占65～85%，旋涂后约占10～20%）；b、动态（Dynamic）。低速旋转（500rpm rotation per minute）、滴胶、加速旋转（3000rpm）、甩胶、挥发溶剂。 接受图像的介质称为光刻胶。光刻胶由三种成分构成：光敏化合物，基本树脂和合适的有机溶剂。把数量相当的前两种物质溶于溶剂中，以液态形式保存，就制得光刻胶。曝光时，光刻胶的化学结构发生变化。据变化不同分为正胶和负胶。正胶发生化学反应，反应生成物可溶。用水溶性碱溶液显影时，生成物被除去，即曝光区域被除去。负胶为包含聚乙烯肉桂衍生物或环化橡胶衍生物双键的聚合物。光敏剂吸收光子的能量形成不溶于显影液三维交链的聚合物。 4、软烘（Soft Baking） 方法：真空热板，85～120C,30～60秒； 目的：除去溶剂（4～7%）；增强黏附性；释放光刻胶膜内的应力；防止光刻胶玷污设备； 5、边缘光刻胶的去除（EBR，Edge Bead Removal） 方法：a、化学的方法（Chemical EBR）。软烘后，用PGMEA或EGMEA去边溶剂，喷出少量在正反面边缘处，并小心控制不要到达光刻胶有效区域；b、光学方法（Optical