光刻與刻蝕工藝經(jīng)典案例課件

第八章光刻與刻蝕工藝2007.4.171第八章光刻與刻蝕工藝2007.4.171第八章光刻與刻蝕工藝光刻：通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)，將光刻版（mask）上的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上。刻蝕：通過(guò)腐蝕，將光刻膠上圖形完整地轉(zhuǎn)移到Si片上光刻三要素：①光刻機(jī)②光刻版（掩膜版）③光刻膠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)；2第八章光刻與刻蝕工藝光刻：通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)，將光刻版（ma第八章光刻與刻蝕工藝3第八章光刻與刻蝕工藝344556677掩模版掩膜版的質(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。8掩模版掩膜版的質(zhì)量要求89910108.1光刻工藝流程主要步驟：曝光、顯影、刻蝕118.1光刻工藝流程主要步驟：曝光、顯影、刻蝕118.1光刻工藝流程8.1.1涂膠1.涂膠前的Si片處理--SiO2光刻SiO2:親水性；光刻膠：疏水性；①脫水烘焙:去除水分②HMDS：增強(qiáng)附著力HMDS：六甲基乙硅氮烷，(CH3)6Si2NH作用：去掉SiO2表面的-OH128.1光刻工藝流程8.1.1涂膠1213138.1光刻工藝流程2.涂膠①對(duì)涂膠的要求：粘附良好，均勻，薄厚適當(dāng)膠膜太?。樋锥?，抗蝕性差；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√148.1光刻工藝流程2.涂膠1415158.1光刻工藝流程8.1.2前烘①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。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。烘焙時(shí)間過(guò)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。烘焙溫度過(guò)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。

168.1光刻工藝流程8.1.2前烘168.1光刻工藝流程8.1.3曝光：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?。┕庠矗焊邏汗療簦鹤贤?UV），300－450nm。準(zhǔn)分子激光：深紫外(DUV），180nm～330nm。

KrF：λ=248nm；

ArF：λ=193nm；

F2：λ=157nm。178.1光刻工藝流程8.1.3曝光：178.1光刻工藝流程188.1光刻工藝流程188.1光刻工藝流程ⅱ）曝光方式a.接觸式：硅片與光刻版緊密接觸。b.接近式：硅片與光刻版保持5-50μm間距。c.投影式：利用光學(xué)系統(tǒng)，將光刻版的圖形投影在硅片上

198.1光刻工藝流程ⅱ）曝光方式1920208.1光刻工藝流程②電子束曝光：

λ＝幾十－100?；優(yōu)點(diǎn)：分辨率高；不需光刻版（直寫式）；缺點(diǎn)：產(chǎn)量低；③X射線曝光

λ＝2-40?，軟X射線；X射線曝光的特點(diǎn)：分辨率高，產(chǎn)量大。218.1光刻工藝流程②電子束曝光：218.1光刻工藝流程8.1.4顯影①作用：將未感光的負(fù)膠或感光的正膠溶解去除，顯現(xiàn)出所需的圖形。②顯影液：專用正膠顯影液：含水的堿性顯影液，如KOH、

TMAH(四甲基氫氧化胺水溶液)，等。負(fù)膠顯影液：有機(jī)溶劑，如丙酮、甲苯等。例，KPR（負(fù)膠）的顯影液：丁酮－最理想；甲苯－圖形清晰度稍差；三氯乙烯－毒性大。228.1光刻工藝流程8.1.4顯影228.1光刻工藝流程③影響顯影效果的主要因素：

?。┢毓鈺r(shí)間；

ⅱ）前烘的溫度與時(shí)間；

ⅲ）膠膜的厚度；

ⅳ）顯影液的濃度；

ⅴ）顯影液的溫度；④顯影時(shí)間適當(dāng)t太短：可能留下光刻膠薄層→阻擋腐蝕SiO2(金屬）→氧化層“小島”。t太長(zhǎng)：光刻膠軟化、膨脹、鉆溶、浮膠→圖形邊緣破壞。238.1光刻工藝流程③影響顯影效果的主要因素：238.1光刻工藝流程8.1.5堅(jiān)膜①作用：使軟化、膨脹的膠膜與硅片粘附更牢；增加膠膜的抗蝕能力。②方法?。┖銣睾嫦洌?80－200℃，30min；ⅱ）紅外燈：照射10min，距離6cm。③溫度與時(shí)間?。﹫?jiān)膜不足：腐蝕時(shí)易浮膠，易側(cè)蝕；ⅱ）堅(jiān)膜過(guò)度：膠膜熱膨脹→翹曲、剝落→腐蝕時(shí)易浮膠或鉆蝕。若T>300℃：光刻膠分解，失去抗蝕能力。248.1光刻工藝流程8.1.5堅(jiān)膜248.1光刻工藝流程8.1.6腐蝕（刻蝕）①對(duì)腐蝕液（氣體）的要求：既能腐蝕掉裸露的SiO2（金屬），又不損傷光刻膠。②腐蝕的方法?。穹ǜg：腐蝕劑是化學(xué)溶液。特點(diǎn)：各向同性腐蝕。ⅱ)干法腐蝕：腐蝕劑是活性氣體，如等離子體。特點(diǎn)：分辨率高；各向異性強(qiáng)。258.1光刻工藝流程8.1.6腐蝕（刻蝕）258.1光刻工藝流程8.1.7去膠①濕法去膠無(wú)機(jī)溶液去膠：H2SO4（負(fù)膠）；有機(jī)溶液去膠：丙酮（正膠）；②干法去膠：O2等離子體；268.1光刻工藝流程8.1.7去膠268.2分辨率分辨率R－表征光刻精度光刻時(shí)所能得到的光刻圖形的最小尺寸。表示方法：每mm最多可容納的線條數(shù)。若可分辨的最小線寬為L(zhǎng)（線條間隔也L），則

R＝1/(2L)(mm-1)1.影響R的主要因素：①曝光系統(tǒng)（光刻機(jī)）：

X射線（電子束）的R高于紫外光。②光刻膠：正膠的R高于負(fù)膠；③其他：掩模版、襯底、顯影、工藝、操作者等。278.2分辨率分辨率R－表征光刻精度27表1影響光刻工藝效果的一些參數(shù)28表1影響光刻工藝效果的一些參數(shù)288.2分辨率2.衍射對(duì)R的限制設(shè)一任意粒子（光子、電子），根據(jù)不確定關(guān)系，有

ΔLΔp≥h粒子束動(dòng)量的最大變化為Δp=2p，相應(yīng)地若ΔL為線寬，即為最細(xì)線寬，則最高分辨率

298.2分辨率2.衍射對(duì)R的限制 29①對(duì)光子：p=h/λ，故。上式物理含義：光的衍射限制了線寬≥λ/2。最高分辨率：②對(duì)電子、離子：具有波粒二象性（德布羅意波），則，

最細(xì)線寬：a.E給定：m↑→ΔL↓→R↑，即R離子>R電子

b.m給定：E↑→ΔL↓→R↑30①對(duì)光子：p=h/λ，故。308.3光刻膠的

基本屬性1.類型：正膠和負(fù)膠①正膠：顯影時(shí)，感光部分溶解，未感光部分不溶解；②負(fù)膠：顯影時(shí)，感光部分不溶解，不感光部分溶解。318.3光刻膠的

基本屬性1.類型：正膠和負(fù)323233338.3光刻膠的基本屬性2.組份：基體（樹脂）材料、感光材料、溶劑；例如：聚乙烯醇肉桂酸脂系（負(fù)膠）①基體、感光劑－聚乙烯醇肉桂酸脂濃度：5-10%②溶劑－環(huán)己酮濃度：90－95％③增感劑－5-硝基苊濃度：0.5-1%348.3光刻膠的基本屬性2.組份：基體（樹脂）材料、感光8.3光刻膠的基本屬性8.3.1對(duì)比度γ

表征曝光量與光刻膠留膜率的關(guān)系；以正膠為例臨界曝光量D0：使膠膜開始溶解所需最小曝光量；閾值曝光量D100：使膠膜完全溶解所需最小曝光量；358.3光刻膠的基本屬性8.3.1對(duì)比度γ358.3.1對(duì)比度γ直線斜率（對(duì)比度）：

對(duì)負(fù)膠

γ越大，光刻膠線條邊緣越陡。368.3.1對(duì)比度γ直線斜率（對(duì)比度）：368.3光刻膠的基本屬性8.3.3光敏度S

完成所需圖形的最小曝光量；表征：

S=n/E，

E-曝光量（lx·s，勒克斯·秒）；n-比例系數(shù)；光敏度S是光刻膠對(duì)光的敏感程度的表征；正膠的S大于負(fù)膠378.3光刻膠的基本屬性8.3.3光敏度S378.3光刻膠的基本屬性8.3.4抗蝕能力表征光刻膠耐酸堿（或等離子體）腐蝕的程度。對(duì)濕法腐蝕：抗蝕能力較強(qiáng)；干法腐蝕：抗蝕能力較差。負(fù)膠抗蝕能力大于正膠；抗蝕性與分辨率的矛盾：分辨率越高，抗蝕性越差；388.3光刻膠的基本屬性8.3.4抗蝕能力388.3光刻膠的基本屬性8.3.5黏著力表征光刻膠與襯底間粘附的牢固程度。評(píng)價(jià)方法：光刻后的鉆蝕程度，即鉆蝕量越小，粘附性越好。增強(qiáng)黏著力的方法：①涂膠前的脫水；②HMDS；③提高堅(jiān)膜的溫度。398.3光刻膠的基本屬性8.3.5黏著力398.6紫外光曝光光源：紫外（UV）、深紫外（DUV）；方法：接觸式、接近式、投影式；8.6.1水銀弧光燈（高壓汞燈）波長(zhǎng)：UV，300－450nm，usedfor0.5，0.35μm；

g線：λ=436nm，

i線：λ=365nm。408.6紫外光曝光光源：408.6.4接近式曝光418.6.4接近式曝光418.6.4接近式曝光硅片與光刻版保持5－50μm間距。優(yōu)點(diǎn)：光刻版壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)：光衍射效應(yīng)嚴(yán)重--分辨率低（線寬>3μm）。

428.6.4接近式曝光硅片與光刻版保持5－50μm間距。48.6.5接觸式曝光硅片與光刻版緊密接觸。優(yōu)點(diǎn)：光衍射效應(yīng)小，分辨率高。缺點(diǎn)：對(duì)準(zhǔn)困難，掩膜圖形易損傷，成品率低。438.6.5接觸式曝光硅片與光刻版緊密接觸。438.6.6投影式曝光利用光學(xué)系統(tǒng)，將光刻版的圖形投影在硅片上。448.6.6投影式曝光利用光學(xué)系統(tǒng)，將光刻版的圖形投影在硅8.6.6投影式曝光優(yōu)點(diǎn)：光刻版不受損傷，對(duì)準(zhǔn)精度高。缺點(diǎn)：光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)物鏡成像要求高。用于3μm以下光刻。458.6.6投影式曝光優(yōu)點(diǎn)：光刻版不受損傷，458.6.6投影式曝光傳統(tǒng)式：n=1(空氣），NA(最大）=0.93，最小分辨率-52nm.浸入式：n>1(水），λ=193nm,NA(最大）=1.2，最小分辨率-40nm.468.6.6投影式曝光傳統(tǒng)式：n=1(空氣），NA(最大）8.7掩模版（光刻版）8.7.1基版材料：玻璃、石英。要求：透光度高，熱膨脹系數(shù)與掩膜材料匹配。8.7.2掩膜材料：①金屬版（Cr版）：

Cr2O3抗反射層/金屬Cr/Cr2O3基層特點(diǎn)：針孔少，強(qiáng)度高，分辨率高。②乳膠版－鹵化銀乳膠特點(diǎn)：分辨率低（2-3μm），易劃傷。478.7掩模版（光刻版）8.7.1基版材料：玻璃、石英8.8濕法刻蝕特點(diǎn)：各相同性腐蝕。優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單，腐蝕選擇性好。缺點(diǎn)：鉆蝕嚴(yán)重（各向異性差），難于獲得精細(xì)圖形。（刻蝕3μm以上線條）刻蝕的材料：Si、SiO2、Si3N4；488.8濕法刻蝕特點(diǎn)：各相同性腐蝕。488.8.1Si的濕法刻蝕常用腐蝕劑①HNO3-HF-H2O(HAC)混合液：

HNO3：強(qiáng)氧化劑；

HF：腐蝕SiO2；

HAC：抑制HNO3的分解；

Si+HNO3+HF→H2[SiF6]+HNO2+H2O+H2②KOH-異丙醇498.8.1Si的濕法刻蝕常用腐蝕劑498.8.2SiO2的濕法腐蝕常用配方(KPR膠）：HF:NH4F:H2O=3ml:6g:10ml(HF溶液濃度為48％)HF：腐蝕劑，SiO2+HF→H2[SiF6]+H2ONH4F：緩沖劑，NH4F→NH3↑+HF

508.8.2SiO2的濕法腐蝕常用配方(KPR膠）：HF:8.8.3Si3N4的濕法腐蝕腐蝕液：熱H3PO4，180℃；518.8.3Si3N4的濕法腐蝕腐蝕液：熱H3PO4，188.9干法腐蝕優(yōu)點(diǎn)：各向異性腐蝕強(qiáng)；分辨率高；刻蝕3μm以下線條。類型：①等離子體刻蝕：化學(xué)性刻蝕；②濺射刻蝕：純物理刻蝕；③反應(yīng)離子刻蝕（RIE）：結(jié)合①、②；528.9干法腐蝕優(yōu)點(diǎn)：528.9.1干法刻蝕的原理①等離子體刻蝕原理a.產(chǎn)生等離子體:刻蝕氣體經(jīng)輝光放電后，成為具有很強(qiáng)化學(xué)活性的離子及游離基--等離子體。

CF4RFCF3*、CF2*

、CF*

、F*BCl3

RFBCl3*、BCl2*、Cl*b.等離子體活性基團(tuán)與被刻蝕材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。特點(diǎn)：選擇性好；各向異性差?？涛g氣體：CF4、BCl3、CCl4、CHCl3、SF6等。538.9.1干法刻蝕的原理①等離子體刻蝕原理538.9.1干法刻蝕的原理②濺射刻蝕原理a.形成能量很高的等離子體；b.等離子體轟擊被刻蝕的材料，使其被撞原子飛濺出來(lái)，形成刻蝕。特點(diǎn)：各向異性好；選擇性差?？涛g氣體：惰性氣體；548.9.1干法刻蝕的原理②濺射刻蝕原理548.9.1干法刻蝕的原理③反應(yīng)離子刻蝕原理同時(shí)利用了濺射刻蝕和等離子刻蝕機(jī)制；特點(diǎn)：各向異性和選擇性兼顧?？涛g氣體：與等離子體刻蝕相同。558.9.1干法刻蝕的原理③反應(yīng)離子刻蝕原理558.9.2SiO2和Si的干法刻蝕刻蝕劑：CF4、CHF3、C2F6、SF6、C3F8

；等離子體：CF4→

CF3*、CF2*

、CF*

、F*化學(xué)反應(yīng)刻蝕：F*+Si→SiF4↑F*+SiO2→SiF4↑+O2↑CF3*+SiO2→SiF4↑+CO↑+CO2↑

568.9.2SiO2和Si的干法刻蝕刻蝕劑：CF4、CHF實(shí)際工藝：①CF4中加入O2

作用：調(diào)整選擇比；機(jī)理：CF4+O2→F*+O*+COF*+COF2+CO+CO2

（初期：F*比例增加；后期：O2比例增加）

O2吸附在Si表面，影響Si刻蝕；5757②CF4中加H2作用：調(diào)整選擇比；機(jī)理：

F*+H*(H2)→HFCFX*(x≤3)+Si→SiF4+C(吸附在Si表面）

CFX*(x≤3)+SiO2→SiF4+CO+CO2+COF258②CF4中加H258刻蝕總結(jié)濕法刻蝕（刻蝕3μm以上線條）優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單，選擇性好。缺點(diǎn)：各向異性差，難于獲得精細(xì)圖形。干法腐蝕（刻蝕3μm以下線條）優(yōu)點(diǎn)：各向異性強(qiáng)；分辨率高；59刻蝕總結(jié)濕法刻蝕（刻蝕3μm以上線條）598.9.3Si3N4的干法刻蝕刻蝕劑：與刻蝕Si、SiO2相同。

Si3N4＋F*→SiF4↑+N2↑刻蝕速率：刻蝕速率介于SiO2與Si之間；（Si-N鍵強(qiáng)度介于Si-O鍵和Si-Si鍵）選擇性：①CF4：刻蝕Si3N4/SiO2--選擇性差；②CHF3：刻蝕Si3N4/SiO2--選擇性為2-4?？涛gSi3N4/Si--選擇性為3-5；刻蝕SiO2/Si--選擇性大于10；608.9.3Si3N4的干法刻蝕刻蝕劑：與刻蝕Si、Si8.9.4多晶硅與金屬硅化物

的干法刻蝕多晶硅/金屬硅化物結(jié)構(gòu)：MOS器件的柵極；柵極尺寸：決定MOSFET性能的關(guān)鍵；金屬硅化物：WSi2、TiSi2；618.9.4多晶硅與金屬硅化物

的8.9.4多晶硅與金屬硅化物

的干法刻蝕腐蝕要求：各向異性和選擇性都高--

干法腐蝕；刻蝕劑：CF4、SF6、Cl2、HCl；腐蝕硅化物：

CF4+WSi2→WF4↑+SiF4↑+CCl2+WSi2→WCl4↑+SiCl4↑腐蝕poly-Si：氟化物（CF4、SF6）--各向同性；氯化物（Cl2、HCl）--各向異性，選擇性好（多晶硅/SiO2）。628.9.4多晶硅與金屬硅化物

的8.9.5鋁及鋁合金的干法腐蝕鋁及鋁合金的用途：柵電極、互連線、接觸；鋁合金：Al-Si、Al-Au、Al-Cu；刻蝕方法：RIE、等離子體；刻蝕劑：BCl3、CCl4、CHCl3；

Cl*+Al→AlCl3↑Cl*+Al-Si→AlCl3↑+SiCl4↑Cl*+Al-Cu→AlCl3↑+CuCl2（不揮發(fā)）638.9.5鋁及鋁合金的干法腐蝕鋁及鋁合金的用途：柵電極、8.9.5鋁及鋁合金的干法腐蝕幾個(gè)工藝問(wèn)題：①Al2O3的去除：濺射、濕法腐蝕；②CuCl2的去除：濕法腐蝕、濺射；③刻蝕后的侵蝕：HCl+Al→AlCl3↑+H2648.9.5鋁及鋁合金的干法腐蝕幾個(gè)工藝問(wèn)題：64作業(yè)1.光刻膠有哪些種類？簡(jiǎn)述它們的感光機(jī)理和特點(diǎn)。2.有哪些干法刻蝕方法，它們的主要差別是什么，比較這些技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和局限性。65作業(yè)1.光刻膠有哪些種類？簡(jiǎn)述它們的感光機(jī)理和特點(diǎn)。65

第八章光刻與刻蝕工藝2007.4.1766第八章光刻與刻蝕工藝2007.4.171第八章光刻與刻蝕工藝光刻：通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)，將光刻版（mask）上的圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上?？涛g：通過(guò)腐蝕，將光刻膠上圖形完整地轉(zhuǎn)移到Si片上光刻三要素：①光刻機(jī)②光刻版（掩膜版）③光刻膠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)；67第八章光刻與刻蝕工藝光刻：通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)，將光刻版（ma第八章光刻與刻蝕工藝68第八章光刻與刻蝕工藝3694705716727掩模版掩膜版的質(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。73掩模版掩膜版的質(zhì)量要求874975108.1光刻工藝流程主要步驟：曝光、顯影、刻蝕768.1光刻工藝流程主要步驟：曝光、顯影、刻蝕118.1光刻工藝流程8.1.1涂膠1.涂膠前的Si片處理--SiO2光刻SiO2:親水性；光刻膠：疏水性；①脫水烘焙:去除水分②HMDS：增強(qiáng)附著力HMDS：六甲基乙硅氮烷，(CH3)6Si2NH作用：去掉SiO2表面的-OH778.1光刻工藝流程8.1.1涂膠1278138.1光刻工藝流程2.涂膠①對(duì)涂膠的要求：粘附良好，均勻，薄厚適當(dāng)膠膜太?。樋锥?，抗蝕性差；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√798.1光刻工藝流程2.涂膠1480158.1光刻工藝流程8.1.2前烘①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。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。烘焙時(shí)間過(guò)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。烘焙溫度過(guò)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。

818.1光刻工藝流程8.1.2前烘168.1光刻工藝流程8.1.3曝光：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?。┕庠矗焊邏汗療簦鹤贤?UV），300－450nm。準(zhǔn)分子激光：深紫外(DUV），180nm～330nm。

KrF：λ=248nm；

ArF：λ=193nm；

F2：λ=157nm。828.1光刻工藝流程8.1.3曝光：178.1光刻工藝流程838.1光刻工藝流程188.1光刻工藝流程ⅱ）曝光方式a.接觸式：硅片與光刻版緊密接觸。b.接近式：硅片與光刻版保持5-50μm間距。c.投影式：利用光學(xué)系統(tǒng)，將光刻版的圖形投影在硅片上

848.1光刻工藝流程ⅱ）曝光方式1985208.1光刻工藝流程②電子束曝光：

λ＝幾十－100?；優(yōu)點(diǎn)：分辨率高；不需光刻版（直寫式）；缺點(diǎn)：產(chǎn)量低；③X射線曝光

λ＝2-40?，軟X射線；X射線曝光的特點(diǎn)：分辨率高，產(chǎn)量大。868.1光刻工藝流程②電子束曝光：218.1光刻工藝流程8.1.4顯影①作用：將未感光的負(fù)膠或感光的正膠溶解去除，顯現(xiàn)出所需的圖形。②顯影液：專用正膠顯影液：含水的堿性顯影液，如KOH、

TMAH(四甲基氫氧化胺水溶液)，等。負(fù)膠顯影液：有機(jī)溶劑，如丙酮、甲苯等。例，KPR（負(fù)膠）的顯影液：丁酮－最理想；甲苯－圖形清晰度稍差；三氯乙烯－毒性大。878.1光刻工藝流程8.1.4顯影228.1光刻工藝流程③影響顯影效果的主要因素：

?。┢毓鈺r(shí)間；

ⅱ）前烘的溫度與時(shí)間；

ⅲ）膠膜的厚度；

ⅳ）顯影液的濃度；

ⅴ）顯影液的溫度；④顯影時(shí)間適當(dāng)t太短：可能留下光刻膠薄層→阻擋腐蝕SiO2(金屬）→氧化層“小島”。t太長(zhǎng)：光刻膠軟化、膨脹、鉆溶、浮膠→圖形邊緣破壞。888.1光刻工藝流程③影響顯影效果的主要因素：238.1光刻工藝流程8.1.5堅(jiān)膜①作用：使軟化、膨脹的膠膜與硅片粘附更牢；增加膠膜的抗蝕能力。②方法?。┖銣睾嫦洌?80－200℃，30min；ⅱ）紅外燈：照射10min，距離6cm。③溫度與時(shí)間?。﹫?jiān)膜不足：腐蝕時(shí)易浮膠，易側(cè)蝕；ⅱ）堅(jiān)膜過(guò)度：膠膜熱膨脹→翹曲、剝落→腐蝕時(shí)易浮膠或鉆蝕。若T>300℃：光刻膠分解，失去抗蝕能力。898.1光刻工藝流程8.1.5堅(jiān)膜248.1光刻工藝流程8.1.6腐蝕（刻蝕）①對(duì)腐蝕液（氣體）的要求：既能腐蝕掉裸露的SiO2（金屬），又不損傷光刻膠。②腐蝕的方法?。穹ǜg：腐蝕劑是化學(xué)溶液。特點(diǎn)：各向同性腐蝕。ⅱ)干法腐蝕：腐蝕劑是活性氣體，如等離子體。特點(diǎn)：分辨率高；各向異性強(qiáng)。908.1光刻工藝流程8.1.6腐蝕（刻蝕）258.1光刻工藝流程8.1.7去膠①濕法去膠無(wú)機(jī)溶液去膠：H2SO4（負(fù)膠）；有機(jī)溶液去膠：丙酮（正膠）；②干法去膠：O2等離子體；918.1光刻工藝流程8.1.7去膠268.2分辨率分辨率R－表征光刻精度光刻時(shí)所能得到的光刻圖形的最小尺寸。表示方法：每mm最多可容納的線條數(shù)。若可分辨的最小線寬為L(zhǎng)（線條間隔也L），則

R＝1/(2L)(mm-1)1.影響R的主要因素：①曝光系統(tǒng)（光刻機(jī)）：

X射線（電子束）的R高于紫外光。②光刻膠：正膠的R高于負(fù)膠；③其他：掩模版、襯底、顯影、工藝、操作者等。928.2分辨率分辨率R－表征光刻精度27表1影響光刻工藝效果的一些參數(shù)93表1影響光刻工藝效果的一些參數(shù)288.2分辨率2.衍射對(duì)R的限制設(shè)一任意粒子（光子、電子），根據(jù)不確定關(guān)系，有

ΔLΔp≥h粒子束動(dòng)量的最大變化為Δp=2p，相應(yīng)地若ΔL為線寬，即為最細(xì)線寬，則最高分辨率

948.2分辨率2.衍射對(duì)R的限制 29①對(duì)光子：p=h/λ，故。上式物理含義：光的衍射限制了線寬≥λ/2。最高分辨率：②對(duì)電子、離子：具有波粒二象性（德布羅意波），則，

最細(xì)線寬：a.E給定：m↑→ΔL↓→R↑，即R離子>R電子

b.m給定：E↑→ΔL↓→R↑95①對(duì)光子：p=h/λ，故。308.3光刻膠的

基本屬性1.類型：正膠和負(fù)膠①正膠：顯影時(shí)，感光部分溶解，未感光部分不溶解；②負(fù)膠：顯影時(shí)，感光部分不溶解，不感光部分溶解。968.3光刻膠的

基本屬性1.類型：正膠和負(fù)973298338.3光刻膠的基本屬性2.組份：基體（樹脂）材料、感光材料、溶劑；例如：聚乙烯醇肉桂酸脂系（負(fù)膠）①基體、感光劑－聚乙烯醇肉桂酸脂濃度：5-10%②溶劑－環(huán)己酮濃度：90－95％③增感劑－5-硝基苊濃度：0.5-1%998.3光刻膠的基本屬性2.組份：基體（樹脂）材料、感光8.3光刻膠的基本屬性8.3.1對(duì)比度γ

表征曝光量與光刻膠留膜率的關(guān)系；以正膠為例臨界曝光量D0：使膠膜開始溶解所需最小曝光量；閾值曝光量D100：使膠膜完全溶解所需最小曝光量；1008.3光刻膠的基本屬性8.3.1對(duì)比度γ358.3.1對(duì)比度γ直線斜率（對(duì)比度）：

對(duì)負(fù)膠

γ越大，光刻膠線條邊緣越陡。1018.3.1對(duì)比度γ直線斜率（對(duì)比度）：368.3光刻膠的基本屬性8.3.3光敏度S

完成所需圖形的最小曝光量；表征：

S=n/E，

E-曝光量（lx·s，勒克斯·秒）；n-比例系數(shù)；光敏度S是光刻膠對(duì)光的敏感程度的表征；正膠的S大于負(fù)膠1028.3光刻膠的基本屬性8.3.3光敏度S378.3光刻膠的基本屬性8.3.4抗蝕能力表征光刻膠耐酸堿（或等離子體）腐蝕的程度。對(duì)濕法腐蝕：抗蝕能力較強(qiáng)；干法腐蝕：抗蝕能力較差。負(fù)膠抗蝕能力大于正膠；抗蝕性與分辨率的矛盾：分辨率越高，抗蝕性越差；1038.3光刻膠的基本屬性8.3.4抗蝕能力388.3光刻膠的基本屬性8.3.5黏著力表征光刻膠與襯底間粘附的牢固程度。評(píng)價(jià)方法：光刻后的鉆蝕程度，即鉆蝕量越小，粘附性越好。增強(qiáng)黏著力的方法：①涂膠前的脫水；②HMDS；③提高堅(jiān)膜的溫度。1048.3光刻膠的基本屬性8.3.5黏著力398.6紫外光曝光光源：紫外（UV）、深紫外（DUV）；方法：接觸式、接近式、投影式；8.6.1水銀弧光燈（高壓汞燈）波長(zhǎng)：UV，300－450nm，usedfor0.5，0.35μm；

g線：λ=436nm，

i線：λ=365nm。1058.6紫外光曝光光源：408.6.4接近式曝光1068.6.4接近式曝光418.6.4接近式曝光硅片與光刻版保持5－50μm間距。優(yōu)點(diǎn)：光刻版壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)：光衍射效應(yīng)嚴(yán)重--分辨率低（線寬>3μm）。

1078.6.4接近式曝光硅片與光刻版保持5－50μm間距。48.6.5接觸式曝光硅片與光刻版緊密接觸。優(yōu)點(diǎn)：光衍射效應(yīng)小，分辨率高。缺點(diǎn)：對(duì)準(zhǔn)困難，掩膜圖形易損傷，成品率低。1088.6.5接觸式曝光硅片與光刻版緊密接觸。438.6.6投影式曝光利用光學(xué)系統(tǒng)，將光刻版的圖形投影在硅片上。1098.6.6投影式曝光利用光學(xué)系統(tǒng)，將光刻版的圖形投影在硅8.6.6投影式曝光優(yōu)點(diǎn)：光刻版不受損傷，對(duì)準(zhǔn)精度高。缺點(diǎn)：光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)物鏡成像要求高。用于3μm以下光刻。1108.6.6投影式曝光優(yōu)點(diǎn)：光刻版不受損傷，458.6.6投影式曝光傳統(tǒng)式：n=1(空氣），NA(最大）=0.93，最小分辨率-52nm.浸入式：n>1(水），λ=193nm,NA(最大）=1.2，最小分辨率-40nm.1118.6.6投影式曝光傳統(tǒng)式：n=1(空氣），NA(最大）8.7掩模版（光刻版）8.7.1基版材料：玻璃、石英。要求：透光度高，熱膨脹系數(shù)與掩膜材料匹配。8.7.2掩膜材料：①金屬版（Cr版）：

Cr2O3抗反射層/金屬Cr/Cr2O3基層特點(diǎn)：針孔少，強(qiáng)度高，分辨率高。②乳膠版－鹵化銀乳膠特點(diǎn)：分辨率低（2-3μm），易劃傷。1128.7掩模版（光刻版）8.7.1基版材料：玻璃、石英8.8濕法刻蝕特點(diǎn)：各相同性腐蝕。優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單，腐蝕選擇性好。缺點(diǎn)：鉆蝕嚴(yán)重（各向異性差），難于獲得精細(xì)圖形。（刻蝕3μm以上線條）刻蝕的材料：Si、SiO2、Si3N4；1138.8濕法刻蝕特點(diǎn)：各相同性腐蝕。488.8.1Si的濕法刻蝕常用腐蝕劑①HNO3-HF-H2O(HAC)混合液：

HNO3：強(qiáng)氧化劑；

HF：腐蝕SiO2；

HAC：抑制HNO3的分解；

Si+HNO3+HF→H2[SiF6]+HNO2+H2O+H2②KOH-異丙醇1148.8.1Si的濕法刻蝕常用腐蝕劑498.8.2SiO2的濕法腐蝕常用配方(KPR膠）：HF:NH4F:H2O=3ml:6g:10ml(HF溶液濃度為48％)HF：腐蝕劑，SiO2+HF→H2[SiF6]+H2ONH4F：緩沖劑，NH4F→NH3↑+HF

1158.8.2SiO2的濕法腐蝕常用配方(KPR膠）：HF:8.8.3Si3N4的濕法腐蝕腐蝕液：熱H3PO4，180℃；1168.8.3Si3N4的濕法腐蝕腐蝕液：熱H3PO4，188.9干法腐蝕優(yōu)點(diǎn)：各向異性腐蝕強(qiáng)；分辨率高；刻蝕3μm以下線條。類型：①等離子體刻蝕：化學(xué)性刻蝕；②濺射刻蝕：純物理刻蝕；③反應(yīng)離子刻蝕（RIE）：結(jié)合①、②；1178.9干法腐蝕優(yōu)點(diǎn)：528.9.1干法刻蝕的原理①等離子體刻蝕原理a.產(chǎn)生等離子體:刻蝕氣體經(jīng)輝光放電后，成為具有很強(qiáng)化學(xué)活性的離子及游離基--等離子體。

CF4RFCF3*、CF2*

、CF*

、F*BCl3

RFBCl3*、BCl2*、Cl*b.等離子體活性基團(tuán)與被刻蝕材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。特點(diǎn)：選擇性好；各向異性差?？涛g氣體：CF4、BCl3、CCl4、CHCl3、SF6等。1188.9.1干法刻蝕的原理①等離子體刻蝕原理538.9.1干法刻蝕的原理②濺射刻蝕原理a.形成能量很高的等離子體；b.等離子體轟擊被刻蝕的材料，使其被撞原子飛濺出來(lái)，形成刻蝕。特點(diǎn)：各向異性好；選擇性差。刻蝕氣體：惰性氣體；1198.9.1干法刻蝕的原理②濺射刻蝕原理548.9.1干法刻蝕的原理③反應(yīng)離子刻蝕原理同時(shí)利用了濺射刻蝕和等離子刻蝕機(jī)制；特點(diǎn)：各向異性和選擇性兼顧?？涛g氣體：與等離子體刻蝕相同。1208.9.1干法刻蝕的原理③反應(yīng)離子刻蝕原理558.9.2SiO2和Si的干法刻蝕刻蝕劑：CF4、CHF3、C2F6、SF6、C3F8

；等離子體：CF4→

CF3*、CF2*

、CF*

、F*化學(xué)反應(yīng)刻蝕：F*+Si→SiF4↑F*+SiO2→SiF4↑+O2↑CF3*+SiO2→SiF4↑+CO↑+CO2↑

1218.9.2SiO2和