IC制造中硅边缘上光刻工艺的波动问题分析.docx

第 第 一 章 引 言 光 刻 工 艺 处 在 整 个 IC 生 产 线 的 核 心 地 位 ， 几 乎 和 其 他 每 个 工 艺 步 序 都 有 联 系 ，国此 光 刻 在 生 产 线 上 的 地 位 举 足 轻 重 。在 主 流 的微 电 子 制 造 过 程 中 ，光 刻 是 最 复 杂 ，昂 贵 和 关 键 的 工 艺 。光 刻 工 艺 的 作 用 是 把 掩 模 版 上 的 图 形 转 移 到 硅 片 上 ， 曝 光 好 坏 由 下 面 四个 参 数 决 定 : 分 辨 率 ， 焦 点 深 度 ， 透 镜 失 真 ， 套 刻 精 度 。 本 论 文 主 要 讨 论 的 分 辨 率 和 焦 点 深 度 两 个 参 数 。因 为 这 两 个 参 数 是 光 刻 成 像 最 关 键 并 且 可 以控 制 的 两 个 参 数 ，对 于 先 进 工 艺 ，这 两 个 参 数 一 个 都 不 能 少 ，但 这 两 个 参 数 又 是 呈 反 比 的 ， 增 大 了一 个 参 数 ， 另 一 个 就 一 定 会 变 小 。 第 一 节 集 成 电路 (IC )及 集 成 电路 制 造 流 程 简 介 所 谓 的 集 成 电 路 (IC) ，就 是 把 特 定 电 路 所 需 的 各 种 电 子 元 件 及 线 路 缩 小 并 制 作 在 大 小 仅 为 1 平 方 厘 米 ，或 更 小 的 面 积 上 的 一 种 电 子 产 品 。因 为 集 成 电 路 大 多 是 由数 以 万 计 ，大 小 只 能 通 过 显 微 镜 才 能 观 看 到 的 固 态 电 子 元 件 所 组 合 而 成 ，因 此 我 们 又 习 惯 称 呼 它 为 微 电 子 元 件 (M ie r o e le c tr o n ie s ) 。 集 成 电路 ( 工nt eg r at ed C irc ui t，以 下 简 称 为 1C ) 在 我们 的 日常 生 活 当 中 应 用 己 经 极 为 广 泛 ，己经 渗 透 进 工 农 业 生 产 和 国 防 领 域 的 方 方 面 面 ，而 且 其 应 用 还 在 不 断 的 扩 张 与 发 展 。集 成 电 路 工 业 已经 变 成 了 现 代 社 会 的基 础 工 业 而 成 为 各 国 竞 相 投 入 的 关 键 产 业 。 IC 由这 样 一 个 发 明 原 形 成 长 为 今 天 现 代 经 济 的 主 要 支 柱 产 业 ，成 为 近 半 个 世 纪 来 发 展 最 快 、 影 响 最 深 远 的 技 术 之 一 。 整 个 集 成 电 路 产 业 可 以 分 为 上 游 (硅 晶 圆 制 造 ) ， 中 游 (集 成 电 路 的 制 作 )， 下 游 ( 集 成 电 路 的 封 装 测 试 ) 三 个 阶 段 ( 见 图 1一1 )。 允. 翻作从 洲 多. 伪 珍 . 1 . 1. … k .比 1。砂 玲 。一0 11 目加甲 . 目.， !n g o t 神护 只 ，燕，. 御于- 位 侧 面 子桩 人 二 匆 侧 、封绍 已t 比 1习日 1 . 1 即 1 . t. l 五国 如 二 山1 润I .T t i飞 ! I 犷 ‘夕 图 1一l 集 成 电 路 制 造 简 易 流 程 集 集 成 电 路 制 作 部 分 流 程 非 常 复 杂 ， 工 艺 流 程 一 般 都 有 几 百 上 千 个 步 骤 ， 从 开 始 流 片 到 可 以 切 割 封 装 动 辄 需 要 几 个 月 的 时 间 。人 类 自从 创 造 了 集 成 电 路 产 业 以 来 ， 生 产 效 率 不 断 提 高 ， 从 从 三 寸 晶 圆 到 目前 的 主 流 十 二 寸 晶 圆 ，可 用 面 积 增 加 了 16 倍 ，流 片 结 束 后 的 晶 粒 产 出 量 也 提 升 了 数 十 倍 ，而 且 十 六 寸 晶 圆 生 产 线 正 在 研 发 ， 预 计 在 不 久 的 将 来 就 会 投 入 使 用 。 集 成 电 路 的 制 作 流 程 可 以 分 为 6 个 独 立 的 生 产 模 块 : 扩 散 ( 包 括 氧 化 和 掺 杂 工 艺 )， 光 刻 ， 蚀 刻 ， 薄 膜 ， 离 子 注 入 和 抛 光 ( 见 图 1一2 )。 这 6 个 主 要 的 生 产 模 块 都 是 在 高 度 洁 净 的 无 尘 室 车 间 内 完 成 ，互 相 关 联 ，相 辅 相 成 。通 过 这 些 工 艺 步 骤 在 一 小 块 硅 单 晶 片 上 同 时 制 造 晶 体 管 、二 极 管 、 电 阻 和 电 容 等 元 件 ，并 且 采 用 一 定 的 隔 离 技