微電子學(xué)概論課件-資料下載頁(yè)
2024-12-28 15:55本頁(yè)面
【正文】 刻蝕和等離子刻蝕兩者的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)兼有各向異性和選擇性好的優(yōu)點(diǎn)。目前， RIE已成為 VLSI工藝中應(yīng)用最廣泛的主流刻蝕技術(shù) 擴(kuò)散與離子注入 ?摻雜：將需要的雜質(zhì)摻入特定的半導(dǎo)體區(qū)域中，以達(dá)到改變半導(dǎo)體電學(xué)性質(zhì)，形成 PN結(jié)、電阻、歐姆接觸 ?磷 (P)、砷 (As) —— N型硅 ?硼 (B) —— P型硅 ?摻雜工藝：擴(kuò)散、離子注入 擴(kuò) 散 ? 替位式擴(kuò)散：雜質(zhì)離子占據(jù)硅原子的位： ?Ⅲ 、 Ⅴ 族元素 ?一般要在很高的溫度 (950～ 1280℃ )下進(jìn)行 ?磷、硼、砷等在二氧化硅層中的擴(kuò)散系數(shù)均遠(yuǎn)小于在硅中的擴(kuò)散系數(shù)，可以利用氧化層作為雜質(zhì)擴(kuò)散的掩蔽層 ? 間隙式擴(kuò)散：雜質(zhì)離子位于晶格間隙： ?Na、 K、 Fe、 Cu、 Au 等元素 ?擴(kuò)散系數(shù)要比替位式擴(kuò)散大 6～ 7個(gè)數(shù)量級(jí) 離子注入 ? 離子注入：將具有很高能量的雜質(zhì)離子射入半導(dǎo)體襯底中的摻雜技術(shù)，摻雜深度由注入雜質(zhì)離子的能量和質(zhì)量決定，摻雜濃度由注入雜質(zhì)離子的數(shù)目 (劑量 )決定 ? 摻雜的均勻性好 ?溫度低：小于 600℃ ?可以精確控制雜質(zhì)分布 ?可以注入各種各樣的元素 ?橫向擴(kuò)展比擴(kuò)散要小得多。 ?可以對(duì)化合物半導(dǎo)體進(jìn)行摻雜 退 火 ? 退火： 也叫熱處理，集成電路工藝中所有的在氮?dú)獾炔换顫姎夥罩羞M(jìn)行的熱處理過程都可以稱為退火。 ?激活雜質(zhì)：使不在晶格位置上的離子運(yùn)動(dòng)到晶格位置，以便具有電活性，產(chǎn)生自由載流子，起到雜質(zhì)的作用 ?消除損傷 ? 退火方式： ?爐退火 ?快速退火：脈沖激光法、掃描電子束、連續(xù)波激光、非相干寬帶頻光源 (如鹵光燈、電弧燈、石墨加熱器、紅外設(shè)備等 ) 集成電路工藝 ? 圖形轉(zhuǎn)換： ?光刻：接觸光刻、接近光刻、投影光刻、電子束光刻 ?刻蝕：干法刻蝕、濕發(fā)刻蝕 ? 摻雜： ?離子注入 退火 ?擴(kuò)散 ? 制膜： ?氧化：干氧氧化、濕氧氧化等 ?CVD： APCVD、 LPCVD、 PECVD ?PVD：蒸發(fā)、濺射 圖形曝光與刻蝕 圖形曝光（ lithography）是利用掩模版（ mask）上的幾何圖形，通過光化學(xué)反應(yīng)，將圖案轉(zhuǎn)移到覆蓋在半導(dǎo)體晶片上的感光薄膜層上（光致抗蝕劑、光刻膠、光阻）的一種工藝步驟。 這些圖案可用來定義集成電路中各種不同區(qū)域，如離子注入、接觸窗與壓焊墊區(qū)。而由圖形曝光所形成的抗蝕劑圖案，并不是電路器件的最終部分，而只是電路圖形的印模。為了產(chǎn)生電路圖形，這些抗蝕劑圖案不像再次轉(zhuǎn)移至下層的器件層上。這種圖案轉(zhuǎn)移是利用腐蝕工藝，選擇性地將未被抗蝕劑掩蔽的區(qū)域除去。 光刻機(jī) 光刻機(jī)的性能由三個(gè)參數(shù)判斷：分辨率、套準(zhǔn)精度與產(chǎn)率。 分辨率：能精確轉(zhuǎn)移到晶片表面抗蝕劑膜上圖案的最小尺寸； 套準(zhǔn)精度：后續(xù)掩模版與先前掩模版刻在硅片上的圖形相互對(duì)準(zhǔn)的程度； 產(chǎn)率：對(duì)一給定的掩模版，每小時(shí)能曝光完成的晶片數(shù)量。 光學(xué)曝光方法：遮蔽式曝光和投影式曝光。 遮蔽式曝光：可分為掩模版與晶片直接接觸的接觸式曝光和二者緊密相鄰的接近式曝光。若有塵?；蚬柙度胙谀０嬷?，將造成掩模版永久性損壞，在后續(xù)曝光的晶片上形成缺陷。 投影式曝光：在掩模版與晶片間有一距離， 1050um。但這一間隙會(huì)在掩模版圖案邊緣造成光學(xué)衍射。導(dǎo)致分辨率退化。 相關(guān)的圖案轉(zhuǎn)移工藝還有剝離與浮脫技術(shù)。 (光刻的工藝過程 ) 旋涂抗蝕劑 曝光 顯影 淀積金屬膜 浸泡腐蝕液中 電子束抗蝕劑 電子束抗蝕劑是一種聚合物，其性質(zhì)與一般光學(xué)用抗蝕劑類似。換言之，通過光照造成抗蝕劑產(chǎn)生化學(xué)或物理變化，這種變化可使抗蝕劑產(chǎn)生圖案。 半導(dǎo)體器件 光學(xué) 248/193nm SCALPEL EUV X射線 離子束 光刻機(jī) 光源 激光 電子束 極遠(yuǎn)紫外線 同步輻射 離子束 衍射限制 有 沒有 有 有 沒有 曝光法 折射式 折射式 折射式 直接光照 全區(qū)折射式 步進(jìn)與掃描 是 是 是 是 步進(jìn)機(jī) 200mm硅晶片的產(chǎn)率（片 /h） 40 3035 2030 30 30 掩模版 縮小倍率 4x 4x 4x 1x 4x 光學(xué)鄰近修正 需要 不需要 需要 需要 不需要 輻射路徑 穿透 穿透 反射 穿透 印刷式 抗蝕劑 單層或多層 單層 單層 表面成像 單層 單層 化學(xué)放大抗蝕劑 是 是 不是 是 不是 各種圖形曝光技術(shù)的比較如下 刻蝕機(jī)制、等離子體探測(cè)與終點(diǎn)的控制 等離子體刻蝕是利用基態(tài)或中性激發(fā)態(tài)物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，將固態(tài)薄膜去除。等離子體刻蝕通常被氣體放電所形成的帶能量離子所增強(qiáng)或引發(fā)。 刻蝕機(jī)制 刻蝕工藝包括 5個(gè)步驟： 刻蝕過程開始與等離子體刻蝕反應(yīng)物的產(chǎn)生； 反應(yīng)物通過擴(kuò)散的方式穿過滯留氣體層到達(dá)表面； 反應(yīng)物被表面吸收； 通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生揮發(fā)性化合物； 化合物離開表面回到等離子體氣流中，接著被抽氣泵抽出。 基本刻蝕方式為： 物理方式：濺射刻蝕，正離子高速轟擊表面； 化學(xué)方式：等離子體產(chǎn)生的中性反應(yīng)物與物質(zhì)表面相互作用產(chǎn)生揮發(fā)性產(chǎn)物。 化學(xué)方式有高腐蝕速率、高的選擇比與低的離子轟擊導(dǎo)致的缺陷，但有各向同性的刻蝕輪廓。物理方式可以產(chǎn)生各向同性的輪廓，但伴隨低的選擇比與高的離子轟擊導(dǎo)致的缺陷。將二者結(jié)合，如反應(yīng)離子刻蝕（ RIE）。 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAIT
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