chap 8 光刻与刻蚀工艺教材课程.ppt

Chap 8 lithography;图形曝光与刻蚀; 刻蚀 由图形曝光所形成的抗蚀剂图案，并不是电路器件的最终部分，而只是电路图形的印模。为了产生电路图形，这些抗蚀剂图案必须再次转移至下层的器件层上。 这种图案转移（pattern transfer）是利用腐蚀（etching）工艺，选择性地将未被抗蚀剂掩蔽的区域去除。;ULSI对光刻有哪些基本要求？;ULSI对光刻有哪些基本要求？;Chap 8 lithography;洁净室（1）;洁净室（2）;洁净室（4）;Chap 8 lithography;光刻原理（1）;光刻胶图形转移到硅表面的薄膜 在集成电路制作中，利用这层剩余的光刻胶图形作为保护膜，可以对硅表面没有被光刻胶覆盖的区域进行刻蚀，或者对这些区域进行离子注入，从而把光刻胶上的图形转移到硅表面的薄膜上去，由此形成各种器件和电路的结构，或者对未保护区进行掺杂。 ;光刻原理（3）;Resist coat (wafer track);光刻工艺过程;1、涂胶;1、涂胶;可以开始涂胶了……;涂胶-----转速Vs膜厚;2、前烘（softbake）－－再次改善光刻胶粘附性;2、前烘（softbake）－－再次改善光刻胶粘附性;3、曝光（Exposure）;3、曝光（Exposure）;曝光后烘焙（PEB）;4、显影（Development）;4、显影（Development）;4、显影（Development）;4、显影（Development）;5、坚膜 —显影后必须进一步增强光刻胶粘附力;5、坚膜 —显影后必须进一步增强光刻胶粘附力;6、去胶;6、去胶;Chap 8 lithography;光刻机; 光刻机的性能可由下面三个参数来判别 套准精度 后续掩膜版与先前掩膜版刻在硅片上的图形互相对准的程度 产率 对一给定的掩膜版，每小时能曝光完成的晶片数量;光学曝光方法;光学曝光方法;光学曝光方法;分辨率;分辨率;聚焦深度（焦深）;简单的影像系统;光刻机发展为两大类型，即光学光刻机和非光学光刻机，如图所示。 光学光刻机采用紫 外线作为光源，而 非光学光刻机的 光源则来自电磁 光谱的其他成分。 ;曝光光源;晶园生产用的曝光光源 最广泛使用的曝光光源是高压汞灯 产生的光为紫外光（UV） 三条发射线 I线(365nm) H线(405nm) G线(436nm) (0.35um工艺);晶园生产用的曝光光源 最广泛使用的曝光光源是准分子激光光源 产生的光为深紫外光（DUV） KrF ??248nm） （0.35um,0.25um,0.18 CMOS技术） ArF （193nm） (0.2um以下工艺） ;曝光光源;Chap 8 lithography;套准精度;对准法则; 对准标记; 未对准种类：(a) X方向 (b) 转动 (c) 伸出;Chap 8 lithography;光刻胶的基本属性;基本光刻技术;*实际工艺中正胶用的比较多，why?;光刻胶的主要成分;光刻胶的基本属性;对比度 对比度会直接影响到曝光后光刻胶膜的倾角和线宽。 光刻胶的对比度越高，光刻胶层的侧面越陡，线宽描述掩模尺寸的准确度就越高。且陡峭的光刻胶在干法刻蚀中可以减小刻蚀过程中的钻蚀效应，从而提高分辨率。;光刻胶的膨胀 在显影过程中，若显影液渗透到光刻胶中，光刻胶的体积就会膨胀，这将导致图形尺寸发生变化，影响分辨率。 正胶不发生膨胀，负胶发生膨胀现象。故正胶分辨率高于负胶，负胶可通过减小厚度来提高分辨率 在相同的分辨率下，与负胶相比可以使用较厚的正胶，从而得到更好的平台覆盖并能降低缺陷的产生，同时抗干法刻蚀的能力也更强。;光刻胶的基本属性;;注意：;光刻胶的基本属性;光刻胶的基本属性;光刻胶的基本属性;光刻胶的基本属性;储存寿命 光刻胶中的成分随时间和温度发生变化 通常正胶的寿命高于负胶的 在存储期间，由于交叉链接的作用，正胶中的高分子成分会增加，感光剂不可溶，结晶成沉淀物。;Chap 8 lithography;掩膜版;掩膜板的制造;掩膜版的构成 石英玻璃板 铬层 铬的氮化物或氧化物+铬+抗反射层 掩膜版的保护膜：密封掩膜版，防止空气中的微粒以及其它形式的污染 ;掩膜板的制造;要提高大面积芯片的成 品率，掩膜版的检查与 清洗是非常重要的。;分辨率增强技术－移相掩膜;;Chap 8 lithography;什么叫刻蚀？;刻蚀术语 ;OVER ETCHING （过腐蚀） SELECTIVITY （选择性） SFS= 腐蚀FILM速率 / 腐蚀SUBSTRATE速率 ;Chap 8 lithography;刻蚀;各向同性和异性; 湿法刻蚀技术 （1）;不同晶向上的Si刻蚀;