光刻与刻蚀工艺.pptVIP

去除光刻胶离子注入快速热退火光刻与刻蚀薄膜（以MOS或是CMOS为例）如：SiO2、Si3N4、Poly-Si、铝合金（Alloy)、磷硅玻璃等。几乎所有半导体元件所用的各种材料，都必须经过薄膜淀积、光刻、然后刻蚀这个流程，以便一层一层的进行元件的制作。随着ULSI的发展，图形加工的线条的宽度越来越细，因此对刻蚀转移图形的重现精度和尺寸控制要求越来越高，主要有液态的湿法和气态的干法刻蚀。8.5.0ULSI对图形转移的要求图形转移的保真度高经刻蚀转移的图形，通常呈现三种情况,如下图：设为刻蚀层厚度，测向展宽为：，通常用A表示腐蚀的各向异性的程度,A的定义如下:若：＝0，则A＝1，表示图形转移中失真畸变最少，即各向异性；若＝2h，A＝0,表示图形失真严重，即各向同性刻蚀。通常1A0，因此各向异性是图形中保真程度的反映。12刻蚀后刻蚀前刻蚀速率测量从硅片上去除物质的速度；刻蚀速率（ER)＝刻蚀后厚度的变化/刻蚀时间理想状态，希望光刻胶与衬底在刻蚀过程中没有参加反应，而实际上，它们也会被刻蚀，这是加工过程不希望出现的。通常做法，改变工艺条件，使刻蚀进行中光刻胶和衬底的刻蚀率尽量低。器件结构中常含有多层不同材料形成的薄膜需要刻蚀，为严格控制每一层刻蚀图形的转移精确和避免对某层材料的刻蚀影响其它各层，需控制不同材料的刻蚀率。常用选择比，即两种不同材料刻蚀速率比来描述图形转移中各层材料的相互影响。3选择比BPSG与PolySi的选择比较大开口区域的刻蚀不同于较小开口区域的刻蚀；主要影响批处理刻蚀工艺；对单片硅片刻蚀影响较小；较小的孔的刻蚀率比大孔的刻蚀率小：刻蚀剂较难通过小孔；刻蚀副产物较难扩散出去；低压力可以减小这种效果；4负载效应负载效应硅晶圆的半径为150mm，刻蚀最小宽度小于1um的微图形，因此大硅片生长的薄膜厚度的不均匀和各个部位刻蚀速率的不均匀会导致刻蚀图形转移的不均匀。设刻蚀薄膜的平均厚度为h，厚度变化因子为，设平均刻蚀速率为V，各部分刻蚀变化因子为，最厚处用最小的刻蚀速率，刻蚀时间为tM:最薄处用最大的刻蚀速率，刻蚀时间为tm:因此，大圆片的刻蚀会存在tM～tm的时间差。5均匀性过刻薄膜厚度与刻蚀速率不一致；过刻：去掉了下面的薄膜；刻蚀薄膜与衬底的刻蚀选择比；过刻后刻蚀残余过刻不够充分；刻蚀副产物不挥发；非挥发物留在表面刻蚀的清洁ULSI电路的图形非常精细，刻蚀过程中引入的玷污，即影响图形转移的精度，又增加刻蚀后清洗的复杂性和难度。8.5.1等离子体增强刻蚀（干法刻蚀）原理干法刻蚀（DryEtching)，是以等离子体来进行薄膜刻蚀的一种技术。因为刻蚀反应不涉及溶液，所以称之为干法刻蚀。干法刻蚀主要优点：各向异性刻蚀。缺点：选择性差。8.1.5显影与漂洗将曝光的硅片放入显影液中，通过溶解部分光刻胶的方法使胶膜中的潜影显像出来的过程叫显影。在此过程中被分解的胶被显影液溶掉，而未被分解的胶仍留在硅片表面。显影后的硅片在漂洗液中漂洗除净残留的显影液，使分辨更清晰曝光后的硅片经显影(develop),漂洗(wash)后，光照区胶被溶解，洗掉，未曝光区胶保留，已显示出脚面凹凸的表面。图示出了显影，漂洗后硅片表面。SiO2PPR硅片8.1.6坚膜也称硬烘(hardbake)硅片经显影漂洗之后，为了除去光刻胶中残留溶剂，增强光刻胶与硅片的粘附，以及使光刻胶在后面的工序中有一定强度，要经过一次较高温度(～140℃)的烘烤30分钟，通常采用热垫板的方式，它的温度将软化并使光刻胶变形，这个温度成为波态温度，即光刻胶变成类似玻璃在高温的熔融状态，使光刻胶表面因表面张力的作用而变得圆滑，并使光刻胶表面的其他缺陷，并可借此修正光刻胶图案的边缘轮廓。8.1.7刻蚀/离子注入8.1.8去胶经过刻蚀或者离子注入之后，已经不再需要光刻胶作为保护层，因此便可以将光刻胶从硅片的表面除去，这一步骤成为去胶。（使用有机溶液去胶）批处理系统8.2光掩模板（Photomask）传统光学光刻掩模板是用抛光石英玻璃作透明介质，用石英板上淀积的鉻层作遮光体，鉻膜上同样甩涂光刻胶。可以根据不同精度要求及可承担的成本费用选择鉻层的图形化方法。精度高，成本高的方法有x射线，电子束直接扫描制版，中等精度，中等成本的方法有光栅曝光的图形发生器方法。精度差一点，成本低的方法有红膜照像法。不论哪种方法，它们的原始数据（常用GDSⅡ格式）都是来自于Layout。