微电子工艺基础光刻工艺课件.ppt

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1、第8章光刻工艺1第8章光刻工艺本章目标：1、熟悉光刻工艺的流程2、能够区别正胶和负胶3、了解对准和曝光的光学方法4、解释湿法刻蚀和干法刻蚀的方法和优缺点第8章光刻工艺一、概述二、光刻胶三、曝光、显影阶段四、刻蚀、去胶阶段第8章光刻工艺一、概述1、光刻的定义2、光刻的目的3、光刻的目标4、光刻工艺步骤概述第8章光刻工艺一、概述1、光刻的定义光刻是图形复印与腐蚀作用相结合，在晶片表面薄膜上制备图形的精密表面工艺技术。英文术语是Photolithography(照相平板)，Photomasking（光掩模）等。第8章光刻工艺一、概述2、光刻的目的光刻的目的就是

2、：在介质薄膜（二氧化硅、氮化硅、多晶硅等）、金属薄膜或金属合金薄膜上面刻蚀出与掩膜版完全对应的几何图形，从而实现选择性扩散和金属薄膜布线的目的。第8章光刻工艺一、概述3、光刻的目标（教材P130最上部分）（1）尽可能接近特征图形尺寸。（2）在晶圆表面正确定位图形（称为Alignment或者Registration），包括套刻准确。第8章光刻工艺一、概述4、光刻工艺步骤概述（**）光刻蚀工艺:首先是在掩膜版上形成所需的图形；之后通过光刻工艺把所需要的图形转移到晶圆表面的每一层。（P130倒数第二段）第8章光刻工艺一、概述4、光刻工艺步骤概述（**）（1）图

3、形转移的两个阶段①图形转移到光刻胶层第8章光刻工艺一、概述4、光刻工艺步骤概述（**）（1）图形转移的两个阶段②图形从光刻胶层转移到晶圆层第8章光刻工艺一、概述4、光刻工艺步骤概述（**）（2）十步法第8章光刻工艺二、光刻胶1、光刻胶的组成、分类2、光刻胶的参数3、正负胶比较4、电子抗蚀剂5、X-射线抗蚀剂第8章光刻工艺二、光刻胶1、光刻胶的组成、分类光刻时接受图像的介质称为光刻胶，以光刻胶构成的图形作为掩膜对薄膜进行腐蚀，图形就转移到晶片表面的薄膜上了，所以也将光刻胶称为抗蚀剂。（1）光刻胶的分类①根据曝光源和用途A.光学光刻胶（主要是紫外线）B.电子

4、抗蚀剂C.X-射线抗蚀剂第8章光刻工艺二、光刻胶1、光刻胶的组成、分类（1）光刻胶的分类②根据胶的极性A.正胶B.负胶正胶：胶的曝光区在显影中除去。正胶曝光时发生光分解反应变成可溶的。使用这种光刻胶时，能够得到与掩膜版遮光图案相同的图形，故称之为正胶。负胶：胶的曝光区在显影中保留，用的较多。具体说来负胶在曝光前对某些有机溶剂（丙酮、丁酮、环己酮）是可溶的，而曝光后发生光聚合反应变成不可溶的。使用这种光刻胶时，能够得到与掩膜版遮光图案相反的图形，故称之为负胶。第8章光刻工艺二、光刻胶1、光刻胶的组成、分类（2）光刻胶的组成光刻胶里面有4种基本成分：（参见教

5、材P135）①聚合物光刻胶中对光和能量敏感的物质；②溶剂其作用是使胶具有一定的粘度，能均匀涂覆；③光敏剂有时也称为增感剂；④添加剂达到特定效果；第8章光刻工艺二、光刻胶2、光刻胶的参数（1）感光度用于表征光刻胶感光性能的。第8章光刻工艺二、光刻胶2、光刻胶的参数（2）分辨率指用某种光刻胶光刻时所能得到的光刻图形的最小尺寸。它是表征光刻精度或清晰度能力的标志之一。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。通常正胶的分辨率高于负胶。第8章光刻工艺二、光刻胶2、光刻胶的参数（3）抗蚀性在湿法刻蚀中，要求光刻胶能较长时间的经受酸、碱的浸蚀；在干法刻

6、蚀中，要求光刻胶能较长时间的经受等离子体的作用。第8章光刻工艺二、光刻胶2、光刻胶的参数（4）粘附性光刻胶与衬底（二氧化硅、金属等）之间粘附的牢固程度直接影响到光刻的质量。第8章光刻工艺二、光刻胶2、光刻胶的参数（5）针孔密度单位面积上针孔数目称为针孔密度。光刻胶膜上的针孔在刻蚀过程中会传递到衬底上，危害极大。光刻胶层越薄，针孔越多，但太厚了又降低光刻胶的分辨率。第8章光刻工艺二、光刻胶2、光刻胶的参数（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的胶膜厚度之比。刻蚀时起掩蔽作用的是显影后非溶性的胶膜，所以希望光刻胶的留膜率越高越好。第8章光刻

7、工艺二、光刻胶3、正、负胶的比较（1）正、负胶和掩膜版极性的结合（参见教材P131和P132）掩模板的图形是由不透光的区域决定的在掩膜板上的图形是用相反的方式编码的第8章光刻工艺二、光刻胶3、正、负胶的比较（2）负胶显影掩膜版胶膜光线负胶大多数由长链高分子有机物组成。例如：由顺聚异戊二烯、对辐照敏感的交联剂以及溶剂组成的负胶，响应波长330-430nm，胶膜厚度0.3-1μm，显影液是有机溶剂如二甲苯等。曝光的顺聚异戊二烯在交联剂作用下交联，成为体形高分子并固化，不再溶于有机溶剂构成的显影液，而未曝光的长链高分子溶于显影液，显影时被去掉。第8章光刻工艺二

8、、光刻胶1、光刻胶的组成、分类（3）正胶光线显影掩膜版胶膜当前常用的正胶由以下物