第八章光刻与刻蚀工艺ppt课件.ppt

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1、集成电路制造技术第八章光刻与刻蚀工艺西安电子科技大学微电子学院戴显英2013年9月主要内容光刻的重要性光刻工艺流程光源光刻胶分辨率湿法刻蚀干法刻蚀第八章光刻与刻蚀工艺IC制造中最重要的工艺：①决定着芯片的最小特征尺寸②占芯片制造时间的40-50%③占制造成本的30%光刻：通过光化学反应，将光刻版（mask）上的图形转移到光刻胶上。刻蚀：通过腐蚀，将光刻胶上图形完整地转移到Si片上光刻三要素：①光刻机②光刻版（掩膜版）③光刻胶ULSI对光刻的要求：高分辨率；高灵敏的光刻胶；低缺陷；精密的套刻对准；第八章光刻与刻蚀工艺特征尺寸与栅长的摩尔

2、定律与特征尺寸相应的光源第八章光刻与刻蚀工艺接触式与投影式光刻机掩模版掩膜版的质量要求若每块掩膜版上图形成品率＝90％，则6块光刻版，其管芯图形成品率＝（90％）6＝53％；10块光刻版，其管芯图形成品率＝（90％）10＝35％；15块光刻版，其管芯图形成品率＝（90％）15＝21％；最后的管芯成品率当然比其图形成品率还要低。掩膜版尺寸：①接触式接近式和投影式曝光机：1∶1②分步重复投影光刻机（Stepper）：4∶1；5∶1；10∶1CleanRoom净化间洁净等级：尘埃数/m3；（尘埃尺寸为0.5μm）10万级：≤350万，单晶制

3、备；1万级：≤35万，封装、测试；1000级：≤35000，扩散、CVD；100级：≤3500，光刻、制版；深亚微米器件（尘埃尺寸为0.1μm）10级：≤350，光刻、制版；1级：≤35，光刻、制版；光刻工艺的基本步骤•涂胶Photoresistcoating•曝光Exposure•显影Development8.1光刻工艺PhotolithographyProcess光刻工艺的主要步骤涂胶前烘曝光后烘显影坚膜1)清洗硅片WaferClean2)预烘和打底胶Pre-bakeandPrimerVapor3、涂胶PhotoresistCoa

4、ting4、前烘SoftBake8.1.1光刻工艺流程5、对准Alignment6、曝光Exposure7、后烘PostExposureBake8、显影Development8.1.1光刻工艺流程9、坚膜HardBake10、图形检测PatternInspection8.1.1光刻工艺流程光刻1－清洗光刻2－预烘和打底膜SiO2:亲水性；光刻胶：疏水性；预烘：去除Si片水汽，增强光刻胶与表面的黏附性；大约1000C；打底膜：涂HMDS（六甲基乙硅氮烷），去掉SiO2表面的-OH，增强光刻胶与表面的黏附性。RCA标准清洗8.1.1光刻工

5、艺流程光刻3－涂胶SpinCoating圆片放置在涂胶机的真空卡盘上高速旋转液态光刻胶滴在圆片中心光刻胶以离心力向外扩展均匀涂覆在圆片表面EBR:Edgebeadremoval边缘修复①要求：粘附良好，均匀，薄厚适当胶膜太薄－针孔多，抗蚀性差；胶膜太厚－分辨率低（分辨率是膜厚的5－8倍）②涂胶方法：浸涂，喷涂，旋涂√旋转涂胶SpinCoating8.1.1光刻工艺流程光刻胶厚度与旋转速率和粘性的关系与涂胶旋转速率成反比与光刻胶粘性成正比光刻4－前烘SoftBakeBakingSystems①作用：促进胶膜内溶剂充分挥发，使胶膜干燥；增

6、加胶膜与SiO2（Al膜等）的粘附性及耐磨性。②影响因素：温度，时间。烘焙不足（温度太低或时间太短）－显影时易浮胶，图形易变形。烘焙时间过长－增感剂挥发，导致曝光时间增长，甚至显不出图形。烘焙温度过高－感光剂反应（胶膜硬化），不易溶于显影液，导致显影不干净。8.1.1光刻工艺流程5-6、对准与曝光AlignmentandExposureMostcriticalprocessforICfabricationMostexpensivetool(stepper)inanICfab.Determinestheminimumfeaturesiz

7、eCurrently45nmandpushingto32nm接触式曝光机接近式曝光机投影式曝光机步进式曝光机（Stepper）1）对准和曝光设备--光刻机8.1.1光刻工艺流程接触式曝光示意图步进-重复（Stepper）曝光示意图接近式曝光示意图投影式曝光示意图光学曝光、X射线曝光、电子束曝光①光学曝光－紫外，深紫外高压汞灯：紫外(UV），300－450nm；i线365nm，h线405nm，g线436nm。准分子激光：KrF：λ=248nm；ArF：λ=193nm；F2激光器：λ=157nm。高压汞灯紫外光谱2）曝光光源：8.1.1

8、光刻工艺流程电子束曝光：λ＝几十---100Å；优点：分辨率高；不需光刻版（直写式）；缺点：产量低（适于制备光刻版）；X射线曝光：λ＝2---40Å，软X射线；X射线曝光的特点：分辨率高，产量大。极短紫外光（EUV）：λ