分单晶硅多晶硅和非晶硅.PPT

微机电系统 第3章 集成电路基本制造技术 3.1 集成电路使用的材料 3.1.1硅材料 ３.1.2 硅片制造 ３.1.3　陶瓷 3.2 薄膜制造，外延生长 3.3 氧化技术 3.3.1 二氧化硅膜的结构 3.3.2. 二氧化硅膜的性质 3.4 掺杂技术 3.５　化学气相淀积 3.5.2 二氧化硅 3.5.3　氮化硅 3.5.5 薄膜层的物理生长方法 （Physical Vapo Doposition ,PVD） 3.6 掩模制造 3.7 光刻工艺 3.7.2 光刻胶的主要性能 ?3.7.3 光刻工艺 3.8 接触与互连 光刻胶的性能指标有感光度、分辨率、粘附性、抗蚀性、针孔密度、留膜率、稳定性等。根据待加工材料的性质，加工图形的线宽及精度要求，曝光方式、腐蚀方法等正确选用光刻胶。 (1)感光度 感光度是表征光刻胶对光线敏感程度的性能指标。它既与光刻胶本身的性质有关，又与具体的光刻工艺条件有关 （2）分辨率 分辨率是光刻胶的又一项重要性能指标，它是指用某种光刻胶光刻时所能得到的光刻图形的最小尺寸。分辨率通常以每毫米内能刻蚀出可分辨的最多线条数目来表示。 （3）粘附性 （4）抗蚀性 湿法刻蚀二氧化硅或金属时，要求光刻胶本身能较长时间经受住酸、碱的浸蚀；干法刻蚀时，要求光刻胶能较长时间经受住等离子体的作用。 （5）针孔密度 单位面积上的针孔数称为针孔密度。光刻胶膜上的针孔在腐蚀过程中会传递到衬底上去，危害极大。 （6）留膜率 留膜率是指曝光显影后的非溶性胶膜厚度与曝光前胶膜厚度之比。留膜率除与光刻胶本身的性质有关外，还受光刻工艺条件的影响。如胶膜厚度、前烘温度、曝光气氛、曝光量、显影液成分等 在硅片上制作器件或电路时，为进行定域掺杂与互连等，需要进行多次光刻，各次光刻的工艺条件略有差异，但一般都要经过涂胶、前烘、曝光、显影、后烘、刻蚀和去胶7个步骤。 3.7.3.1 衬底材料对光刻工艺的影响 衬底材料的表面清洁度，表面性质和平面度对光刻质量均有影响。 3.7.3.2 增粘处理 二氧化硅是主要的刻蚀对象。由于光刻胶与衬底之间的粘附力大小对光刻质量有极大影响，所以改善二氧化硅表面性质的处理方法，会提高粘附力 3.7.3.3 涂胶 涂胶就是将光刻胶均匀地涂敷在硅片的表面，其质量要求：膜厚符合设计要求，膜厚均匀，胶面上看不到干涉花纹。负胶的片内膜厚误差应小于5%，正胶应小于2%；胶层内无点缺陷；涂层表面没有尘埃碎屑。 3.7.3.5 对位与曝光 对位与曝光是光刻工艺中最关键的工序，它直接关系到光刻的分辨率、留膜率、条宽控制和套准精度。 曝光的目的是用尽可能短的时间使光刻胶充分感光，在显影后得到尽可能高的留膜率，近似于垂直的光刻胶侧壁和可控的条宽。 一般情况下，正胶和负胶显影后的侧壁形状都是梯形，正胶的侧壁较负胶的侧壁要陡直得多。曝光时间越长，光的衍射效应对光刻胶侧壁的影响越严重。除了曝光量以外，光刻胶的膜厚，衬底的反射，胶膜和掩模之间的间距，以及显影条件等因素都会影响条宽变化量。 3.7.3.6显影 显影是用溶济除去未曝光部分（负胶）或曝光部分（正胶）的光刻胶，在硅片上形成所需的光刻胶图形。 影响显影质量的因素 显影液与分辨率对于负胶细线条（5μm）光刻来说，显影时光刻胶的膨胀是影响成象分辨率和线宽的主要原因。与负胶相比正胶显影液是含水的碱性溶液。它对光刻胶的渗透作用较小。未曝光部分的光刻胶不发生化学变化，表面仍呈疏水性。显影液对它的作用很小，因此正胶显影不存在光刻胶的膨胀问题，使正胶的分辨率可以做得很高。因此正胶广泛用微细加工。 * 机械电子工程学院专业选修课程 Micro-Electro-Mechanical-System(MEMS) 集成电路制造程序 测 试 切 割 刻 蚀 光 刻 薄膜制备 掩膜制造 掺 杂 封 装 硅片 ? 分单晶硅、多晶硅和非晶硅。 单晶硅具有优良的物理性质，其机械稳定性能良好，滞后和蠕变极小，质量轻，密度小。力学性能好，具有高的强度密度比和高的刚度密度比。表3.1 各向异性：硅属于立方晶体结构。硅单晶在晶面上的原子密度是以（111）（110）（100）的次序递减，因此扩散速度是以（111）（110）（100）方向递增.腐蚀速度也是以（111）（110）（100）的顺序而增加 多晶硅 单晶硅是指整个晶体内原子都是周期性的规则排列,而多晶是指在晶体内各个局部区域里原子是周期性的规则排列,但不同局部区域之间原子的排列方向并不相同。因此多晶体也看作是由许多取向不同的小单晶体组成的，如图3.2所示。 多晶硅薄膜具有与单晶硅相近的敏感特性、机械特性，它在微机械加工技术中多用于作为中间加工层材料。在工艺上可与单晶硅