集成電路制造技術(shù)(已修改)
2025-01-14 18:34 本頁(yè)面
【正文】 集成電路制造技術(shù)第八章 光刻與刻蝕工藝西安電子科技大學(xué)微電子學(xué)院戴顯英2023年 9月主要內(nèi)容n 光刻的重要性n 光刻工藝流程n 光源n 光刻膠n 分辨率n 濕法刻蝕n 干法刻蝕第八章 光刻與刻蝕工藝n IC制造中最重要的工藝： ① 決定著芯片的最小特征尺寸② 占芯片制造時(shí)間的 4050%③ 占制造成本的 30%n 光刻： 通過光化學(xué)反應(yīng)，將光刻版（ mask）上的圖形轉(zhuǎn) 移到光刻膠上。n 刻蝕： 通過腐蝕，將光刻膠上圖形完整地轉(zhuǎn)移到 Si片上n 光刻三要素： ① 光刻機(jī) ② 光刻版（掩膜版） ③ 光刻膠n ULSI對(duì)光刻的要求： 高分辨率；高靈敏的光刻膠； 低缺陷；精密的套刻對(duì)準(zhǔn)；第八章 光刻與刻蝕工藝n 特征尺寸與柵長(zhǎng)的摩爾定律n 與特征尺寸相應(yīng)的光源第八章 光刻與刻蝕工藝n 接觸式與投影式光刻機(jī)掩模版n 掩膜版的質(zhì)量要求若每塊掩膜版上圖形成品率＝ 90％，則6塊光刻版，其管芯圖形成品率＝（ 90％） 6＝ 53％；10塊光刻版，其管芯圖形成品率＝（ 90％ ） 10＝ 35％；15塊光刻版，其管芯圖形成品率＝（ 90％ ） 15＝ 21％；最后的管芯成品率當(dāng)然比其圖形成品率還要低。n 掩膜版尺寸： ① 接觸式接近式和投影式曝光機(jī)： 1∶1 ② 分步重復(fù)投影光刻機(jī)（ Stepper）： 4∶1 ； 5∶1 ； 10∶1Clean Room凈化間n 潔凈等級(jí)： 塵埃數(shù) /m3； （塵埃尺寸為 ） 10萬級(jí)： ≤ 350萬，單晶制備； 1萬級(jí)： ≤35 萬，封裝、測(cè)試； 1000級(jí)： ≤ 35000，擴(kuò)散、 CVD； 100級(jí)： ≤ 3500，光刻、制版；n 深亞微米器件 （塵埃尺寸為 ） 10級(jí)： ≤ 350，光刻、制版； 1級(jí)： ≤ 35，光刻、制版；n光刻工藝的基本步驟216。? 涂膠 Photoresist coating216。? 曝光 Exposure216。? 顯影 Development 光刻工藝Photolithography Processn光刻工藝的主要步驟252。涂膠 252。前烘 252。曝光252。后烘252。顯影252。堅(jiān)膜 1)清洗硅片 Wafer Clean2)預(yù)烘和打底膠 Prebake and Primer Vapor涂膠 Photoresist Coating前烘 Soft Bake 光刻工藝流程對(duì)準(zhǔn) Alignment曝光 Exposure后烘 Post Exposure Bake顯影 Development 光刻工藝流程堅(jiān)膜 Hard Bake圖形檢測(cè) Pattern Inspection 光刻工藝流程光刻 1－清洗光刻 2－預(yù)烘和打底膜n SiO2:親水性；光刻膠：疏水性；n 預(yù)烘：去除 Si片水汽，增強(qiáng)光刻膠與表面的黏附性；大約 1000C；n 打底膜：涂 HMDS（六甲基乙硅氮烷），去掉 SiO2表面的 OH，增強(qiáng)光刻膠與表面的黏附性。n RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗 光刻工藝流程光刻 3－涂膠 Spin Coatingn 圓片放置在涂膠機(jī)的真空卡盤上n 高速旋轉(zhuǎn)n 液態(tài)光刻膠滴在圓片中心n 光刻膠以離心力向外擴(kuò)展n 均勻涂覆在圓片表面EBR: Edge bead removal邊緣修復(fù)① 要求：粘附良好，均勻，薄厚適當(dāng)n 膠膜太?。樋锥啵刮g性差；n 膠膜太厚－分辨率低（分辨率是膜厚的 5－ 8倍）② 涂膠方法：浸涂，噴涂， 旋涂 √旋轉(zhuǎn)涂膠 Spin Coating 光刻工藝流程光刻膠厚度與旋轉(zhuǎn)速率和粘性的關(guān)系n 與涂膠旋轉(zhuǎn)速率成反比n 與光刻膠粘性成正比光刻 4－前烘 Soft BakeBaking Systems① 作用：促進(jìn)膠膜內(nèi)溶劑充分揮發(fā)，使膠膜干燥；增加膠膜與 SiO2 （ Al膜等）的粘附性及耐磨性。② 影響因素：溫度，時(shí)間。n 烘焙不足（溫度太低或時(shí)間太短）－顯影時(shí)易浮膠，圖形易變形。n 烘焙時(shí)間過長(zhǎng)－增感劑揮發(fā)，導(dǎo)致曝光時(shí)間增長(zhǎng)，甚至顯不出圖形。n 烘焙溫度過高－感光劑反應(yīng)（膠膜硬化），不易溶于顯影液，導(dǎo)致顯影不干凈。 光刻工藝流程5對(duì)準(zhǔn)與曝光 Alignment and Exposuren Most critical process for IC fabricationn Most expensive tool (stepper) in an IC fab.n Determines the minimum feature sizen Currently 45nm and pushing to 32 nmn 接觸式曝光機(jī)n 接近式曝光機(jī)n 投影式曝光機(jī)n 步進(jìn)式曝光機(jī)（ Stepper）1）對(duì)準(zhǔn)和曝光設(shè)備 光刻機(jī) 光刻工藝流程接觸式曝光示意圖步進(jìn) 重復(fù)（ Stepper）曝光示意圖接近式曝光示意圖投影式曝光示意圖光學(xué)曝光、 X射線曝光、電子束曝光① 光學(xué)曝光 －紫外，深紫外n 高壓汞燈：紫外 (UV）， 300－ 450nm； i線 365nm， h線 405nm， g線 436nm。n 準(zhǔn)分子激光： KrF： λ= 248nm ； ArF： λ= 193
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