【材料課件】第一章微電子技術中圖形加工的方法(編輯修改稿)
2025-03-11 12:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 。 步進重復系統(tǒng)為 9～ 8l步 ， 分辨率為 1～ 2μ m， 重復精度約 0． 25～ 0． 5μ m。 三、電子束光刻 ? 采用常用光刻工藝可形成的最小線條寬度畢竟受光波長的限制 ，現(xiàn)行技術通常能復制幾微米的元件 ， 并有可能把最小尺寸降到1μ m。 由于電子束和 X射線的波長為毫微米 (nm)甚至更小 ， 故利用它們可產(chǎn)生極細的線條 。 ? 電子束光刻比光學光刻有吸引力 ， 并不只是因為它波長短 ， 還因為它有如下優(yōu)點： ? (1)電子可以成像 ， 形成圖形或小點的尺寸可 ≤ 0． 01μ m；而可見光點則只有 0． 5μ m。 ? (2)通過靜電場或磁場可使電子束偏轉和進行速度調(diào)制 。 ? (3)電子束能量和涂敷在基片上的光刻膠劑量可精確控制 。 ? 電子束可以由計算機程序控制直接掃描而產(chǎn)生圖形，或通過特別掩模的電子圖像而產(chǎn)生圖形。來自電子束源的電子可形成一射束，它在涂有光刻膠的基片上偏轉和調(diào)制便可繪出所希望的圖形。電子可形成亞微米點的圖像，在小于 107s的時間里，有足夠的電流使光刻膠曝光。 電子束光刻系統(tǒng)方框圖 掃描系統(tǒng)有 光柵掃描 和 矢量控制 兩種系統(tǒng) 。 光柵掃描系統(tǒng)有順序地覆蓋著產(chǎn)生圖形的整個面積 ， 并根據(jù)要記錄的圖形的需要 ， 調(diào)整電子束的開或關；矢量控制系統(tǒng)則根據(jù)圖形的需要使電子束偏轉到確定的軌跡 。與電子束發(fā)生器有關的電子光學系統(tǒng)類似于電子顯微鏡 ， 一般由熱陰極的電子源提供了熱發(fā)射的自由電子 ， 這些電子被靜電場加速和電磁場聚焦 ， 受靜電場和電磁場的偏轉和控制 ，最后到達基片 ， 形成清晰的圖形 。 四、 X射線光刻 掩模由 X射線透明膜片組成 ， 膜片支撐著一個薄膜圖案 ， 圖案材料對 X射線具有強的吸收作用 。 掩模放在涂有對 X射線敏感的光刻膠的基片上 。由聚焦電子束產(chǎn)生的遠 “ 點 ” X射線源照射到掩模上 ， 吸收了 X射線的圖形被投影到聚合膜上 。 圖中給出了半陰影 δ ， 它由 X射線源的實際有限尺寸 d產(chǎn)生 。 在任一給定曝光條件下 ，可通過適當選擇 s、 d和 D， 就可按要求使 δ 減小 。 圖 2— 12和圖 2— 13為制造微米表面圖形所用的工藝和光刻后單層及層狀基片的摻雜工藝。曝光后，顯影除去的或是曝光區(qū) (正性膠 )或是非曝光區(qū) (負性膠 )。因此，在基片表面上留下了明顯的光刻膠圖形。在光刻膠上形成凹凸結構后，用下述方法之一加工基片：在基片上刻蝕圖形；生長材料；摻雜；通過光刻膠圖形的開口位置沉積材料。由于 X射線波長在103μ m的數(shù)量級，因此衍射效應通?？梢院雎?。 第五節(jié) 刻 蝕 通過光刻工藝在光刻膠上產(chǎn)生圖形以后 ， 光刻膠下面的薄膜通常采用刻蝕的方法得到圖形 。 在微電子技術中 ， 刻蝕包括濕法和干法 。 濕法刻蝕通常是指化學刻蝕 ， 它是利用材料和刻蝕液的化學反應進行加工的 ，適用于幾乎所有的金屬 、 玻璃 、 塑料等材料的大批量加工 ， 也適用于硅 、 鍺等半導體材料 ， 以及在玻璃上形成的金屬膜 、 氧化膜等的微細加工 ， 是應用范圍很廣的重要技術 。 干法刻蝕是利用活性氣體與材料反應而生成揮發(fā)性化合物來進行的加工 ， 包括離子刻蝕 、等離子刻蝕 、 反應等離子刻蝕等 ， 它是今后微電子技術中一種非常有用的刻蝕方法 。 一、化學刻蝕 表 2— 2列出了微電子工業(yè)中用于薄膜材料的典型刻蝕劑。濕化學法或溶液刻蝕法會產(chǎn)生一些問題，如光刻膠置于加熱的酸液中，常常失去它對下面薄膜的附著力；在向下刻蝕的同時，也向著橫方向刻蝕，即所謂“鉆蝕”作用，使加工的線條變寬，這對于刻蝕亞微米圖形就失去了意義。 其次，由于存在表面張力的作用，溶劑刻蝕越來越難以適應高分辨率圖形的加工，而干法刻蝕正好彌補了這些不足。 二、各向異性刻蝕 用化學試劑刻蝕單晶硅時 ， 不同晶面的刻蝕速率是不同的 。 圖 2— 14為硅的金剛石立方結構和它的兩個面的密勒指數(shù) 。因硅
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