西安交通大學(xué)微電子制造技術(shù)第十三章光刻(完整版)
【正文】 片制造所用的光刻膠以液態(tài)形式涂在硅片表面 。 HMDS可以用浸泡 、 噴霧和氣相方法來涂 。 這些沾污物的一個(gè)主要影響是造成光刻膠與硅片的 黏附性變差 。 一旦硬化 ， 被曝光的光刻膠就不能在溶劑中被洗掉 。 電信學(xué)院 微電子學(xué)系 12 半導(dǎo)體制造技術(shù) Figure 2柵掩膜1阱掩膜3接觸掩膜4金屬掩膜5P A D掩膜PMOSFET NMOSFET Cross section of CMOS inverter Top view of CMOS inverter 電信學(xué)院 微電子學(xué)系 13 半導(dǎo)體制造技術(shù) CMOS 掩模版分解圖 電信學(xué)院 微電子學(xué)系 14 半導(dǎo)體制造技術(shù) 氧化 PSUB SiO2 N 阱光刻及注入 PSUB N 隔離氧化及光刻 PSUB N 柵氧化、多晶硅生長及光刻 PSUB N P型注入?yún)^(qū)掩模及注入 PSUB N P N型注入?yún)^(qū)掩模及注入 PSUB N N 氧化及引線孔光刻 PSUB N 金屬化及光刻 PSUB N 電信學(xué)院 微電子學(xué)系 15 半導(dǎo)體制造技術(shù) 工藝寬容度 光刻工藝中有許多工藝是可變量 。 大體上說 ， 深紫外光 （DUV） 指的是波長在 300nm以下的光 。 對(duì)于復(fù)雜的集成電路 ， 可能需要 30塊以上的掩膜版用于在硅片上形成多層圖形 。 圖形轉(zhuǎn)移通過兩步完成 。是一種非常精細(xì)的表面加工技術(shù) ， 在芯片生產(chǎn)過程中廣泛應(yīng)用 。 投影掩膜版 (reticle)是一塊包含了要在硅片上重復(fù)生成圖形的石英版 ， 這種圖形可能只有一個(gè)管芯 ， 或者是幾個(gè) 。 紫外線一直是形成光刻圖形常用的能量源 ，并會(huì)在接下來的一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)沿用 （ 包括 或者更小的工藝節(jié)點(diǎn)的器件制造中 ） 。 大的套準(zhǔn)容差會(huì)減小集成密度 ， 即限制了器件的特征尺寸 ， 從而降低 IC性能 。 對(duì)于光刻 ， 高的工藝寬容度意味著在生產(chǎn)過程中 ， 即使遇到所有的工藝發(fā)生變化 ， 但只要還在規(guī)定的范圍內(nèi) ，也就能達(dá)到關(guān)鍵尺寸的要求 。 所以這種光刻膠被稱為正性光刻膠 。 典型的烘焙是在傳統(tǒng)的充滿惰性氣體的烘箱或真空烘箱中完成 ， 現(xiàn)在幾乎所有的硅片加工廠都使用自動(dòng)化硅片軌道系統(tǒng)完成脫水烘焙工藝 。 依靠旋轉(zhuǎn)離心力和光刻膠的表面張力 使硅片表面得到一層厚度均勻的光刻膠 。這種分類是基于光刻膠材料對(duì)紫外光的響應(yīng)特性 。 電信學(xué)院 微電子學(xué)系 33 半導(dǎo)體制造技術(shù) 正負(fù)光刻膠的對(duì)比 負(fù)性光刻膠因具有與硅片良好的黏附性能和對(duì)刻蝕良好的阻擋作用 ， 在 20世紀(jì) 70年代被廣泛使用 。 所以掩膜版不僅是明暗場(chǎng)的簡單轉(zhuǎn)化 ， 必須考慮該因素而進(jìn)行重新設(shè)計(jì) 。 粘滯性越高流動(dòng)性越差 。 小分子力引起小的表面張力 大分子引起大的表面張力 Figure 表面張力 電信學(xué)院 微電子學(xué)系 38 半導(dǎo)體制造技術(shù) 光刻膠的成分 添加劑 : 控制光刻膠材料特殊方面的化學(xué)物質(zhì) ， 用來控制和改變光刻膠材料的特定化學(xué)性質(zhì)或光響應(yīng)特性 。 上世紀(jì) 90年代中期最典型的曝光光線的波長是 365nm的 I線 ， 可得到 。 DUV曝光進(jìn)行酸性催化反應(yīng)而增加反應(yīng)速度 。 電信學(xué)院 微電子學(xué)系 47 半導(dǎo)體制造技術(shù) DNQ/線性酚醛 樹脂光刻膠 烘陪溫度（ ℃ ) 殘留溶劑 (% w/w) Figure 軟烘過程中光刻膠的溶劑含量與溫度的關(guān)系 。 對(duì)于所有 CA DUV光刻膠樹脂的基本原則是：樹脂需要化學(xué)保護(hù)團(tuán)使其不能溶于水性顯影液 。這個(gè)值相當(dāng)于深紫外 (DUV)248nm的紫外波長 。 感光劑 : 光刻膠材料中的光敏成分 ， 對(duì)光能發(fā)生光化學(xué)反應(yīng) 樹脂 : 惰性的聚合物 ， 用于把光刻膠中的不同材料聚在一起的粘合劑 ， 給予光刻膠其機(jī)械和化學(xué)性質(zhì) 。 粘附性 黏附性是指光刻膠附著于襯底的強(qiáng)渡 。 每一種都應(yīng)該具備其與光刻工藝要求直接相關(guān)的自身物理特性 。m的分辨率 。 顯影后與掩膜版相反的圖形留在光刻膠上 。 電信學(xué)院 微電子學(xué)系 28 半導(dǎo)體制造技術(shù) 3) 甩掉多余的膠 4) 溶劑揮發(fā) 1) 滴膠 2) 加速旋轉(zhuǎn) Figure 旋轉(zhuǎn)涂布光刻膠的 4個(gè)步驟 電信學(xué)院 微電子學(xué)系 29 半導(dǎo)體制造技術(shù) 工藝小結(jié) : ? 硅片置于真空吸盤上 ? 滴約 5ml 的光刻膠 ? 以約 500 rpm慢速旋轉(zhuǎn) ? 加速到約 3000 to 5000 rpm ? 質(zhì)量指標(biāo) – 時(shí)間 – 速度 – 厚度 – 均勻性 – 顆粒和缺陷 真
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1