IC基础设计介绍3.ppt

《集成电路设计基础》 掩模的制版工艺 (3) 接触曝光制作的掩模图案失真较大，原因有： a、图画在纸上，因为热胀冷缩、受潮起皱、铺不平等引起失真； ? b、初缩时，照相机有失真； c、步进重复照相时，同样有失真； d、从掩模到晶圆上成像，还有失真。 掩模的制版工艺 图案发生器PG(Pattern Generator)方法 在PG法中，规定版图的基本图形为矩形。任何版图都将分解成一系列各种大小、不同位置和方向的矩形条的组合，如下图所示。每个矩形条用5个参数进行描述：（X，Y，A，W，H） 　　　　　　　 掩模的制版工艺 人们将这些数据按一定格式录在磁带上，用来控制如图所示的一套制版装置而制得初缩版。而后再将制出的初缩版装入步进重复照相机制作掩模。 掩模的制版工艺 X射线制版 由于X射线(X-ray)具有比可见光短得多的波长，可用来制作更高分辩率的掩模版。X射线掩模版的衬底材料与光学版不同，要求对X射线透明，而不一定对可见光或紫外线透明，它们常为硅或硅的碳化物，而金的沉淀薄层可使得掩模版对X射线不透明。虽然X射线可提高分辩率，但问题是要想控制好掩模版上每一小块区域的扭曲度是很困难的。 掩模的制版工艺 电子束扫描法(E-Beam Scanning) 现在，装备先进的掩模公司、实验室、半导体制造厂都采用电子束来制作掩模。 这种技术采用电子束对抗蚀剂进行曝光，这是由于高速电子的波长很短、分辨率很高。高级的电子束制版设备的分辨率可达50nm，这意味着电子束的步进距离为50 nm，轰击点的大小也为50 nm。 3.4 光刻工艺 光刻 是集成电路加工过程中的重要工序。 作用是把掩模版上的图形转换成晶圆上的器件结构。 光刻对集成电路图形结构的形成，如各层薄膜的图形及掺杂区域等，均起着决定性的作用。 特征尺寸 通常可用光刻次数及所需掩模的个数来表示某生产工艺的难易程度。 集成电路的特征尺寸是否能够进一步减小，也与光刻技术的近一步发展有密切的关系。 通常人们用特征尺寸来评价一个集成电路生产线的技术水平。 光刻的要求 对光刻的基本要求： （1）高分辨率 （2）高灵敏度 （3）精密的套刻对准 （4）大尺寸硅片上的加工 （5）低缺陷 光刻步骤 光刻步骤 简介 （1）涂光刻胶 （2）曝光 （3）显影与后烘 （4）刻蚀 （1）涂光刻胶 首先使用旋涂技术对晶圆涂光刻胶。光刻胶一般有两种： ----正性（Positive）光刻胶 ----负性（Negative）光刻胶 正性和负性光刻胶 正性光刻胶受光或紫外线照射后感光的部分发生光分解反应，可溶于显影液，未感光的部分显影后仍然留在晶圆的表面，它一般适合做长条形状； 负性光刻胶的未感光部分溶于显影液中，而感光部分显影后仍然留在基片表面，它一般适合做窗口结构，如接触孔、焊盘等。光刻胶对大部分可见光敏感，对黄光不敏感。因此光刻通常在黄光室（Yellow Room）内进行。 （2）曝光 将光刻掩模覆盖在涂有光刻胶的硅片上，光刻掩模相当于照相底片，一定波长的光线通过这个“底片”，使光刻胶获得与掩模图形同样的感光图形。 （3）显影与后烘 在曝光之后进行显影、定影、坚膜等步骤，在光刻胶膜上有的区域被溶解掉，有的区域保留下来，形成了版图图形。 （4）刻蚀 为获得器件的结构必须把光刻胶的图形转移到光刻胶下面的各层材料上面去。 刻蚀的主要内容就是把经曝光、显影后光刻胶微图形中下层材料的裸露部分去掉，即在下层材料上重现与光刻胶相同的图形。 光刻工艺图示 涂光刻胶 曝光 显影与后烘 腐蚀 腐蚀 光刻 超大规模集成电路对图形转移有如下的要求 ： （1）图形转移的保真度要高 ； （2）选择比 ： （3）均匀性 ； （4）刻蚀的清洁 。 光刻 刻蚀方法分为： 干法刻蚀 湿法刻蚀。 （1）干法刻蚀 干法刻蚀是以等离子体进行薄膜刻蚀的技术。 一般是借助等离子体中产生的粒子轰击刻蚀区，是各向异性的刻蚀技术，即在被刻蚀的区域内，各个方向上的刻蚀速度不同。通常Si3N4、多晶硅、金属以及合金材料采用干法刻蚀技术。 （2）湿法刻蚀 ?? 湿法刻蚀是将被刻蚀材料浸泡在腐蚀液内进行腐蚀的技术， 这是各向同性的刻蚀方法，利用化学反应过程去除待刻蚀区域