光刻與刻蝕工藝課件

lithographyIntroduction光刻潔凈室工藝流程光刻機(jī)光刻膠掩膜版lithographyIntroduction圖形曝光與刻蝕

圖形曝光（lithography，又譯光刻術(shù)）利用掩膜版（mask）上的幾何圖形，通過(guò)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（稱為光致抗蝕劑、光刻膠或光阻，resist，簡(jiǎn)稱抗蝕劑）的一種工藝步驟這些圖案可用來(lái)定義集成電路中各種不同區(qū)域，如離子注入、接觸窗（contactwindow）與壓焊（bonding－pad）區(qū)。圖形曝光與刻蝕圖形曝光（lithography，又譯光刻術(shù)

刻蝕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，這些抗蝕劑圖案必須再次轉(zhuǎn)移至下層的器件層上。這種圖案轉(zhuǎn)移（patterntransfer）是利用腐蝕（etching）工藝，選擇性地將未被抗蝕劑掩蔽的區(qū)域去除。圖形曝光與刻蝕刻蝕圖形曝光與刻蝕ULSI對(duì)光刻有哪些基本要求？高分辨率在集成電路工藝中，通常把線寬作為光刻水平的標(biāo)志，一般也可以用加工圖形線寬的能力來(lái)代表集成電路的工藝水平。高靈敏度的光刻膠光刻膠的靈敏度是指光刻膠的感光速度。產(chǎn)品的產(chǎn)量曝光時(shí)間確保光刻膠各項(xiàng)屬性均為優(yōu)異的前提下，提高光刻膠的靈敏度ULSI對(duì)光刻有哪些基本要求？高分辨率ULSI對(duì)光刻有哪些基本要求？

低缺陷缺陷關(guān)系成品率精密的套刻對(duì)準(zhǔn)集成電路芯片的制作需要經(jīng)過(guò)多次光刻，在各次曝光圖形之間要相互套準(zhǔn)。ULSI的圖形線寬在1um以下，通常采用自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)。大尺寸硅片上的加工ULSI的芯片尺寸為1～2cm2提高經(jīng)濟(jì)效益和硅片利用率ULSI對(duì)光刻有哪些基本要求？低缺陷潔凈室（1）潔凈室（1）潔凈室（2）

潔凈室的等級(jí)定義方式：（1）英制系統(tǒng)：每立方英尺中直徑大于或等于0.5um的塵埃粒子總數(shù)不準(zhǔn)超過(guò)設(shè)計(jì)等級(jí)數(shù)值。（2）公制系統(tǒng)每立方米中直徑大于或等于0.5um的塵埃粒子總數(shù)不準(zhǔn)超過(guò)設(shè)計(jì)等級(jí)數(shù)值（以指數(shù)計(jì)算，底數(shù)為10）。潔凈室（2）潔凈室的等級(jí)定義方式：潔凈室（3）

例子：（1）等級(jí)為100的潔凈室（英制），直徑大于或等于0.5um的塵埃粒子總數(shù)不超過(guò)100個(gè)/ft3（2）等級(jí)為M3.5的潔凈室（公制），直徑大于或等于0.5um的塵埃粒子總數(shù)不超過(guò)103.5（約3500個(gè)/m3)100個(gè)/ft3=3500個(gè)/m3一個(gè)英制等級(jí)100的潔凈室相當(dāng)于公制等級(jí)M3.5的潔凈室。潔凈室（3）例子：潔凈室（4）

對(duì)一般的IC制造區(qū)域，需要等級(jí)100的潔凈室，約比一般室內(nèi)空氣低4個(gè)數(shù)量級(jí)。在圖形曝光的工作區(qū)域，則需要等級(jí)10或1的潔凈室。潔凈室（4）對(duì)一般的IC制造區(qū)域，需要等級(jí)100的潔凈室，lithographyIntroduction光刻潔凈室工藝流程光刻機(jī)光刻膠掩膜版lithographyIntroduction光刻原理（1）

掩膜版圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠在光刻過(guò)程中，光刻膠受到光輻射之后發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，其內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，在顯影液中光刻膠感光部分與未感光部分的溶解速度相差非常大。利用光刻膠的這種特性，就可以在硅片的表面涂上光刻膠薄層，通過(guò)掩膜版對(duì)光刻膠輻照，從而使某些區(qū)域的光刻膠感光之后，再經(jīng)過(guò)顯影就可以在光刻膠上留下掩膜版的圖形。光刻原理（1）掩膜版圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到硅表面的薄膜在集成電路制作中，利用這層剩余的光刻膠圖形作為保護(hù)膜，可以對(duì)硅表面沒有被光刻膠覆蓋的區(qū)域進(jìn)行刻蝕，或者對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行離子注入，從而把光刻膠上的圖形轉(zhuǎn)移到硅表面的薄膜上去，由此形成各種器件和電路的結(jié)構(gòu)，或者對(duì)未保護(hù)區(qū)進(jìn)行摻雜。光刻原理（2）光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到硅表面的薄膜光刻原理（2）光刻原理（3）光刻三要素：光刻膠、掩膜版和光刻機(jī)光刻膠又叫光致抗蝕劑，它是由光敏化合物、基體樹脂和有機(jī)溶劑等混合而成的膠狀液體光刻膠受到特定波長(zhǎng)光線的作用后，導(dǎo)致其化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使光刻膠在某種特定溶液中的溶解特性改變光刻過(guò)程的主要步驟：

曝光、顯影、刻蝕光刻原理（3）光刻三要素：光刻膠、掩膜版和光刻機(jī)Resistcoat(wafertrack)etch(ionimplantation)Develop(wafertrack)Expose(illuminationtool)resiststrippositivetonenegativetonemaskresistsubstrateProcessflowopticallithoResistcoatetchDevelopExposer光刻工藝過(guò)程涂膠coating前烘prebaking曝光exposure顯影development堅(jiān)膜postbake刻蝕etch去膠strip檢驗(yàn)inspection光刻工藝過(guò)程涂膠coating1、涂膠1、涂膠1、涂膠涂膠目的在硅片表面形成厚度均勻、附著性強(qiáng)、并且沒有缺陷的光刻膠薄膜。怎樣才能讓光刻膠粘的牢一些？1、涂膠涂膠目的可以開始涂膠了……

怎么涂？旋轉(zhuǎn)涂膠法：把膠滴在硅片，然后使硅片高速旋轉(zhuǎn)，液態(tài)膠在旋轉(zhuǎn)中因離心力作用由軸心沿徑向（移動(dòng)）飛濺出去，但粘附在硅表面的膠受粘附力的作用而留下。在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中膠所含的溶劑不斷揮發(fā)，故可得到一層均勻的膠膜怎樣才算涂的好？膜厚均勻，正膠<2%，負(fù)膠<5%可以開始涂膠了……怎么涂？涂膠-----轉(zhuǎn)速Vs膜厚

轉(zhuǎn)速Vs膜厚其中：T表示膜厚，S表示轉(zhuǎn)速；從上式可以看出，光刻膠的膜厚與旋轉(zhuǎn)速度的平方根成反比。涂膠-----轉(zhuǎn)速Vs膜厚轉(zhuǎn)速Vs膜厚2、前烘（softbake）－－再次改善光刻膠粘附性

目的去除膠內(nèi)的溶劑，提高膠的粘附力提高膠的抗機(jī)械摩擦的能力減小高速旋轉(zhuǎn)形成的薄膜應(yīng)力條件:溫度：90to120℃時(shí)間：60sto120s2、前烘（softbake）－－再次改善光刻膠粘附性目的2、前烘（softbake）－－再次改善光刻膠粘附性前烘不足光刻膠與硅片黏附性變差因光刻膠中溶劑含量過(guò)高致使曝光的精確度下降前烘過(guò)量延長(zhǎng)時(shí)間，產(chǎn)量降低過(guò)高的溫度使光刻膠層的粘附性會(huì)因光刻膠變脆而降低過(guò)高的溫度會(huì)使光刻膠中的感光劑發(fā)生反應(yīng)，使光刻膠在曝光時(shí)的敏感度變差2、前烘（softbake）－－再次改善光刻膠粘附性前烘不足3、曝光（Exposure）3、曝光（Exposure）3、曝光（Exposure）

曝光光通過(guò)掩模版照射，使照射到的光刻膠起光化學(xué)反應(yīng)感光與未感光的光刻膠對(duì)堿性溶液的溶解度不同掩模版上的圖案，完整地傳遞(Transfer)到晶片表面的光阻上目的：確定圖案的精確形狀和尺寸完成順序兩次光刻圖案的準(zhǔn)確套制3、曝光（Exposure）曝光曝光后烘焙（PEB）

駐波效應(yīng)定義：入射光與反射光間的相長(zhǎng)和相消干涉造成的效應(yīng)影響：曝光過(guò)程中，在曝光區(qū)與非曝光區(qū)邊界將會(huì)出現(xiàn)駐波效應(yīng)，影響顯影后所形成的圖形尺寸和分辨率改善措施：曝光后烘焙曝光后烘焙（PEB）駐波效應(yīng)4、顯影（Development）4、顯影（Development）4、顯影（Development）

原理顯影時(shí)曝光區(qū)與非曝光區(qū)的光刻膠不同程度的溶解顯影過(guò)程把已曝光的硅晶片浸入顯影液中，通過(guò)溶解部分光刻膠的方法使膠膜中的潛影顯現(xiàn)出來(lái)的過(guò)程

顯影留下的光刻膠圖形將在后續(xù)的刻蝕和離子注入工藝中作為掩膜4、顯影（Development）原理4、顯影（Development）顯影方式：浸漬顯影；旋轉(zhuǎn)噴霧顯影影響顯影效果的因素：a.曝光時(shí)間；b.前烘的溫度和時(shí)間；c.光刻膠的厚度；d.顯影液的濃度；e.顯影液的溫度；f.顯影液的攪拌情況4、顯影（Development）顯影方式：4、顯影（Development）4、顯影（Development）4、顯影（Development）顯影之后的檢查

掩膜版選用是否正確光刻膠的質(zhì)量是否滿足要求（污染、劃痕、氣泡和條紋）圖形的質(zhì)量（有好的邊界，圖形尺寸和線寬滿足要求）套準(zhǔn)精度是否滿足要求光刻是唯一可以返工的工藝步驟4、顯影（Development）顯影之后的檢查5、堅(jiān)膜

—顯影后必須進(jìn)一步增強(qiáng)光刻膠粘附力堅(jiān)膜在光刻顯影后，再經(jīng)過(guò)一次烘烤，進(jìn)一步將膠內(nèi)殘留的溶劑含量由蒸發(fā)降到最低，使其硬化

堅(jiān)膜的目的去除光刻膠中剩余的溶劑，增強(qiáng)光刻膠對(duì)硅片表面的附著力提高光刻膠在刻蝕和離子注入過(guò)程中的抗蝕性和保護(hù)能力5、堅(jiān)膜

—顯影后必須進(jìn)一步增強(qiáng)光刻膠粘附力堅(jiān)膜5、堅(jiān)膜

—顯影后必須進(jìn)一步增強(qiáng)光刻膠粘附力5、堅(jiān)膜

—顯影后必須進(jìn)一步增強(qiáng)光刻膠粘附力光刻與刻蝕工藝課件6、去膠6、去膠6、去膠

經(jīng)過(guò)刻蝕或離子注入后，將光刻膠從表面除去去膠方法濕法去膠有機(jī)溶液去膠不腐蝕金屬，去除Al上的光刻膠需用有機(jī)溶劑無(wú)機(jī)溶液去膠干法去膠等離子體將光刻膠剝除刻蝕效果好，但有反應(yīng)殘留物玷污問(wèn)題，故與濕法腐蝕搭配使用6、去膠經(jīng)過(guò)刻蝕或離子注入后，將光刻膠從表面除去lithographyIntroduction光刻潔凈室工藝流程光刻機(jī)分辨率－曝光光源套準(zhǔn)光刻膠lithographyIntroduction光刻機(jī)

光刻機(jī)的性能可由下面三個(gè)參數(shù)來(lái)判別分辨率光刻機(jī)光刻機(jī)的性能可由下面三個(gè)參數(shù)來(lái)判別

光刻機(jī)的性能可由下面三個(gè)參數(shù)來(lái)判別套準(zhǔn)精度產(chǎn)率對(duì)一給定的掩膜版，每小時(shí)能曝光完成的晶片數(shù)量光刻機(jī)光刻機(jī)的性能可由下面三個(gè)參數(shù)來(lái)判別光刻機(jī)光刻機(jī)發(fā)展為兩大類型，即光學(xué)光刻機(jī)和非光學(xué)光刻機(jī)，如圖所示。光學(xué)光刻機(jī)采用紫外線作為光源，而非光學(xué)光刻機(jī)的光源則來(lái)自電磁光譜的其他成分。曝光光源光刻機(jī)發(fā)展為兩大類型，即光學(xué)光刻機(jī)和非光學(xué)光刻機(jī)，如圖所示。曝光光源普通光源光的波長(zhǎng)范圍大，圖形邊緣衍射現(xiàn)象嚴(yán)重，滿足不了特征尺寸的要求。晶圓生產(chǎn)用的曝光光源曝光光源普通光源晶圓生產(chǎn)用的曝光光源最廣泛使用的曝光光源是高壓汞燈產(chǎn)生的光為紫外光（UV）三條發(fā)射線I線(365nm)H線(405nm)G線(436nm)(0.35um工藝)曝光光源晶圓生產(chǎn)用的曝光光源曝光光源晶圓生產(chǎn)用的曝光光源產(chǎn)生的光為深紫外光（DUV）氟化氪KrF（248nm）（0.35um,0.25um,0.18CMOS技術(shù)）氟化氬ArF（193nm）

(0.2um以下工藝）曝光光源晶圓生產(chǎn)用的曝光光源曝光光源曝光光源超細(xì)線條光刻技術(shù)甚遠(yuǎn)紫外線(EUV)（13.4nm)電子束光刻(波粒二相性，更多顯示粒子性）以上兩種曝光光源比較有前景，可以對(duì)亞100nm，亞50nm的特征尺寸進(jìn)行光刻X射線離子束光刻曝光光源超細(xì)線條光刻技術(shù)光學(xué)曝光方法光學(xué)曝光方法光學(xué)曝光方法遮蔽式曝光接觸式曝光提供約1um的分辨率對(duì)掩膜版造成損傷接近式曝光可以減小掩膜版損傷間隙會(huì)在掩膜版圖案邊緣造成光學(xué)衍射分辨率降低至2um～5um光學(xué)曝光方法遮蔽式曝光光學(xué)曝光方法光學(xué)曝光方法光學(xué)曝光方法

投影式曝光利用投影的方法，將掩膜版上圖案投影至相距好幾厘米的晶片上。（a）晶片整片掃描（b）1：1步進(jìn)重復(fù)光學(xué)曝光方法投影式曝光（a）晶片整片掃描（b）1：1步進(jìn)重光學(xué)曝光方法光學(xué)曝光方法光刻與刻蝕工藝課件光刻與刻蝕工藝課件lithographyIntroduction光刻潔凈室工藝流程光刻機(jī)分辨率－曝光光源套準(zhǔn)光刻膠lithographyIntroduction套準(zhǔn)精度對(duì)準(zhǔn)把所需圖形在晶園表面上定位或?qū)?zhǔn)。如果說(shuō)光刻膠是光刻工藝的“材料”核心，那么對(duì)準(zhǔn)和曝光則是該工藝的“設(shè)備”核心。圖形的準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)是保證器件和電路正常工作的決定性因素之一。套準(zhǔn)精度對(duì)準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)法則第一次光刻只是把掩膜版上的Y軸與晶園上的平邊成90o，如圖所示。接下來(lái)的掩膜版都用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記與上一層帶有圖形的掩膜對(duì)準(zhǔn)。對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記是一個(gè)特殊的圖形（見圖），分布在每個(gè)芯片圖形的邊緣。經(jīng)過(guò)光刻工藝對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記就永遠(yuǎn)留在芯片表面，同時(shí)作為下一次對(duì)準(zhǔn)使用。對(duì)準(zhǔn)法則第一次光刻只是把掩膜版上的Y軸與晶園上的平邊成90o對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記光刻與刻蝕工藝課件

未對(duì)準(zhǔn)種類：(a)X方向(b)轉(zhuǎn)動(dòng)(c)伸出未對(duì)準(zhǔn)種類：(a)X方向(b)轉(zhuǎn)動(dòng)(c)lithographyIntroduction光刻潔凈室工藝流程光刻機(jī)光刻膠掩膜版lithographyIntroduction光刻膠的基本屬性主要有兩種光刻膠：正膠：曝光后顯影時(shí)曝光部分被溶解，而沒有曝光的部分留下來(lái)——鄰疊氮醌類負(fù)膠：曝光后顯影時(shí)沒有曝光部分被溶解，而曝光的部分留下來(lái)——聚乙烯醇肉桂酸酯和聚乙烯氧乙基肉桂酸酯光刻膠的基本屬性主要有兩種光刻膠：基本光刻技術(shù)基本光刻技術(shù)光刻與刻蝕工藝課件光刻與刻蝕工藝課件光刻與刻蝕工藝課件61可編輯61可編輯*實(shí)際工藝中正膠用的比較多，why?a.分辨率高b.抗干法腐蝕的能力較強(qiáng)c.抗熱處理的能力強(qiáng)d.可用水溶液顯影，溶漲現(xiàn)象小e.可涂得較厚(2-3um)不影響分辨率，有較好臺(tái)階覆蓋性f.適合1：1及縮小的投影光刻負(fù)膠也有一些優(yōu)點(diǎn)，如:粘附性好，抗?jié)穹ǜg能力強(qiáng)等*實(shí)際工藝中正膠用的比較多，why?a.分辨率高光刻膠的主要成分1.樹脂(高分子聚合物)光照不發(fā)生反應(yīng)，保證光刻膠薄膜的附著性和抗腐蝕性，決定光刻膠薄膜的膜厚、彈性和熱穩(wěn)定性等光刻膠的主要成分1.樹脂(高分子聚合物)光刻膠的主要成分

2.光敏劑（PAC）受光輻照之后會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)光刻膠的主要成分2.光敏劑（PAC）光刻膠的主要成分3.溶劑

使光刻膠在涂到硅片表面之前保持為液態(tài)光刻膠的主要成分3.溶劑 光刻膠的基本屬性光學(xué)性質(zhì)光敏度，折射率力學(xué)和化學(xué)性質(zhì)固溶度、粘滯度、粘著度、抗腐蝕性、熱穩(wěn)定性、流動(dòng)性和對(duì)環(huán)境的敏感度其它特性純度、金屬含量、可應(yīng)用的范圍、儲(chǔ)存的有效期和燃點(diǎn)光刻膠的基本屬性光學(xué)性質(zhì)對(duì)比度對(duì)比度會(huì)直接影響到曝光后光刻膠膜的傾角和線寬。光刻膠的對(duì)比度越高，光刻膠層的側(cè)面越陡，線寬描述掩模尺寸的準(zhǔn)確度就越高。且陡峭的光刻膠在干法刻蝕中可以減小刻蝕過(guò)程中的鉆蝕效應(yīng)，從而提高分辨率。光刻膠的基本屬性對(duì)比度光刻膠的基本屬性光刻膠的膨脹在顯影過(guò)程中，若顯影液滲透到光刻膠中，光刻膠的體積就會(huì)膨脹，這將導(dǎo)致圖形尺寸發(fā)生變化，影響分辨率。正膠不發(fā)生膨脹，負(fù)膠發(fā)生膨脹現(xiàn)象。故正膠分辨率高于負(fù)膠，負(fù)膠可通過(guò)減小厚度來(lái)提高分辨率在相同的分辨率下，與負(fù)膠相比可以使用較厚的正膠，從而得到更好的平臺(tái)覆蓋并能降低缺陷的產(chǎn)生，同時(shí)抗干法刻蝕的能力也更強(qiáng)。光刻膠的基本屬性光刻膠的膨脹光刻膠的基本屬性光刻膠的基本屬性光敏度指光刻膠完成所需圖形曝光的最小曝光劑量曝光劑量（mj/cm2）＝光強(qiáng)（單位面積的功率）×曝光時(shí)間光敏度由曝光效率決定曝光效率：參與光刻膠曝光的光子能量與進(jìn)入光刻膠中的光子能量的比值

正膠比負(fù)膠有更高的曝光效率，故正膠的光敏度大，光敏度大可減小曝光時(shí)間光刻膠的基本屬性光敏度光刻膠的基本屬性抗刻蝕能力圖形轉(zhuǎn)移時(shí)，光刻膠抵抗刻蝕的能力。光刻膠對(duì)濕法腐蝕有比較好的抗腐蝕能力，對(duì)大部分的干法刻蝕，光刻膠的抗刻蝕能力則比較差熱穩(wěn)定性通常干法刻蝕的工作溫度比濕法腐蝕要高，所以光刻膠應(yīng)能夠承受200℃以上的工作溫度光刻膠的基本屬性抗刻蝕能力光刻膠的基本屬性黏著力在刻蝕過(guò)程中，如果光刻膠黏附不牢就會(huì)發(fā)生鉆蝕和浮膠，這將直接影響光刻的質(zhì)量，甚至使整個(gè)圖形丟失。增強(qiáng)黏附性的方法：1.涂膠前脫水處理2.使用增粘劑（HMDS)3.提高堅(jiān)膜的循環(huán)溫度光刻膠的基本屬性黏著力光刻膠的基本屬性光刻膠的溶解度光刻膠是由溶劑溶解了固態(tài)物質(zhì)（如樹脂）所形成的液體，其中溶解的固態(tài)物質(zhì)所占的比重稱為溶解度光刻膠的粘滯度影響甩膠后光刻膠膜厚光刻膠的基本屬性光刻膠的溶解度光刻膠的基本屬性

微粒數(shù)量和金屬含量光刻膠的純凈度與光刻膠中的微粒數(shù)量和金屬含量有關(guān)。光刻膠的生產(chǎn)過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的過(guò)濾和包裝，且需要在使用前過(guò)濾。隨存儲(chǔ)時(shí)間的增加，光刻膠中的微粒數(shù)量還會(huì)繼續(xù)增加。光刻膠中的金屬含量主要指鈉和鉀的含量，鈉和鉀會(huì)帶來(lái)污染，降低器件的性能。光刻膠的基本屬性微粒數(shù)量和金屬含量?jī)?chǔ)存壽命光刻膠中的成分隨時(shí)間和溫度發(fā)生變化通常正膠的壽命高于負(fù)膠的在存儲(chǔ)期間，由于交叉鏈接的作用，正膠中的高分子成分會(huì)增加，感光劑不可溶，結(jié)晶成沉淀物。光刻膠的基本屬性儲(chǔ)存壽命光刻膠的基本屬性lithographyIntroduction光刻潔凈室工藝流程光刻機(jī)光刻膠掩膜版lithographyIntroduction掩膜版

掩膜版上的圖形代表一層IC設(shè)計(jì)，將綜合的布局圖按照IC工藝分成各層掩膜版，如隔離區(qū)為一層、柵極區(qū)為另一層等，這些掩膜版的組合就是一組IC工藝流程。掩膜版掩膜版上的圖形代表掩膜板的制造傳統(tǒng)掩膜版是在石英板上淀積薄的鉻(ge)層，在鉻層上形成圖形。掩膜版是由電子束或者激光束直接刻寫在鉻層上的。通常，制作一個(gè)完整的ULSI芯片需要20到25塊不同的掩膜。掩膜板的制造傳統(tǒng)掩膜版是在石英板上淀積薄的鉻(ge)層，在鉻掩膜版的構(gòu)成石英玻璃板鉻層鉻的氮化物或氧化物+鉻+抗反射層掩膜版的保護(hù)膜：密封掩膜版，防止空氣中的微粒以及其它形式的污染掩膜板的制造掩膜版的構(gòu)成掩膜板的制造掩膜板的制造

掩膜版好壞的關(guān)鍵因素：缺陷密度缺陷的產(chǎn)生原因制造掩膜版時(shí)產(chǎn)生圖形曝光時(shí)產(chǎn)生缺陷密度對(duì)IC成品率的影響其中：D為每單位面積致命缺陷的平均數(shù)，A為IC芯片的面積，N為掩膜版的層數(shù)掩膜板的制造掩膜版好壞的關(guān)鍵因素：缺陷密度要提高大面積芯片的成品率，掩膜版的檢查與清洗是非常重要的。要提高大面積芯片的成分辨率增強(qiáng)技術(shù)－移相掩膜

移相掩膜（phase-shiftingmask,PSM)在IC工藝中，光學(xué)圖形曝光系統(tǒng)追求較佳的分辨率、較深的聚焦深度與較廣的曝光寬容度基本原理是在掩膜版的某些透明圖形上增加或減少一個(gè)透明的介質(zhì)層，稱為移相器，使光波通過(guò)這個(gè)介質(zhì)層后產(chǎn)生180度的相位差，與鄰近透明區(qū)域透過(guò)的光波產(chǎn)生干涉，從而抵消圖形邊緣的光衍射效應(yīng)，提高曝光的分辨率。分辨率增強(qiáng)技術(shù)－移相掩膜移相掩膜（phase-shifti光刻與刻蝕工藝課件lithographyIntroduction光刻刻蝕濕法刻蝕干法刻蝕lithographyIntroduction什么叫刻蝕？刻蝕——把進(jìn)行光刻前所沉積的薄膜中沒有被光刻膠覆蓋及保護(hù)的部分，以化學(xué)反應(yīng)或是物理作用的方式加以去除，以完成轉(zhuǎn)移掩膜圖案到薄膜上面的目的?？涛g分類濕法刻蝕（WETETCHING）：利用液態(tài)化學(xué)試劑或溶液通過(guò)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行刻蝕的方法干法刻蝕（DRYETCHING）：主要指利用低壓放電產(chǎn)生的等離子體中的離子或游離基(處于激發(fā)態(tài)的分子、原子及各種原子基團(tuán)等)與材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或通過(guò)轟擊等物理作用而達(dá)到刻蝕的目的什么叫刻蝕？刻蝕——把進(jìn)行光刻前所沉積的薄膜中沒有被光刻膠覆刻蝕術(shù)語(yǔ)

BIAS（偏差）腐蝕后的圖形與版圖的水平偏差。

TOLERANCE（容差）各批圖形間的偏差。

ETCHINGRATE（腐蝕速率均勻度）=（最高速率-最低速率）/（最高速率+最低速率）*100%刻蝕術(shù)語(yǔ)BIAS（偏差）OVERETCHING（過(guò)腐蝕）

SELECTIVITY（選擇性）SFS=腐蝕FILM速率/腐蝕SUBSTRATE速率OVERETCHING（過(guò)腐蝕）光刻與刻蝕工藝課件光刻與刻蝕工藝課件光刻與刻蝕工藝課件光刻與刻蝕工藝課件光刻與刻蝕工藝課件光刻與刻蝕工藝課件光刻與刻蝕工藝課件光刻與刻蝕工藝課件光刻與刻蝕工藝課件光刻與刻蝕工藝課件光刻與刻蝕工藝課件會(huì)出現(xiàn)光刻膠的鉆蝕---方向性腐蝕劑會(huì)腐蝕襯底而改變襯底形貌---選擇性會(huì)出現(xiàn)光刻膠的鉆蝕---方向性腐蝕劑會(huì)腐蝕襯底而改變襯底形貌光刻與刻蝕工藝課件光刻與刻蝕工藝課件光刻與刻蝕工藝課件光刻與刻蝕工藝課件光刻與刻蝕工藝課件光刻與刻蝕工藝課件lithographyIntroduction光刻刻蝕濕法刻蝕干法刻蝕lithographyIntroduction刻蝕濕法腐蝕：濕法化學(xué)刻蝕在半導(dǎo)體工藝中有著廣泛應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)是選擇性好、重復(fù)性好、生產(chǎn)效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低缺點(diǎn)是鉆蝕嚴(yán)重、各向同性腐蝕，對(duì)圖形的控制性較差在工業(yè)生產(chǎn)中一般以3um線寬為界限，小于3um普遍應(yīng)用干法刻蝕技術(shù)?？涛g濕法腐蝕：各向同性和異性

假設(shè)hf為下層材料的厚度，l為抗蝕劑底下的側(cè)面鉆蝕距離，可以定義各向異性的比值A(chǔ)f為：其中：t為時(shí)間，而Rl和Rv則分別為水平方向與垂直方向腐蝕的速率；對(duì)各向同性腐蝕而言，Rl＝Rv，Af＝0；對(duì)各向異性腐蝕的極限情況而言，Rl＝0，Af＝1；各向同性和異性假設(shè)hf為下層材料的厚度，l為抗蝕劑底下光刻與刻蝕工藝課件

濕法刻蝕技術(shù)（1）WetEtchingSilicon（硅刻蝕）腐蝕液成份：HNO3、HF、CH3COOH（水）

醋酸比水好，可以抑制HNO3的分解反應(yīng)方程：

Si+HNO3+6HFH2SiF6+HNO3+H2+H2O混合液成份不同腐蝕速率不同各向同性腐蝕濕法刻蝕技術(shù)（1）WetEtchingSilicWetEtchingSiliconDioxide（二氧化硅刻蝕）腐蝕液成份：HF、氟化氨（NH4F）水溶液反應(yīng)方程：SiO2+6HFH2+SiF6+2H2O腐蝕液中加入一定的氟化氨作為緩沖劑形成的腐蝕液稱為BHF，又稱作緩沖氧化層腐蝕（buffered-oxide-etch,BOE)

濕法刻蝕技術(shù)（2）WetEtchingSiliconDioxide

濕法刻蝕技術(shù)（3）WetEtchingSi3N4（氮化硅刻蝕）腐蝕液成份：180℃濃度為85％的磷酸溶液WetEtchingAl（鋁刻蝕）腐蝕液成份:濕法刻蝕技術(shù)（3）WetEtchingSi3N4lithographyIntroduction光刻刻蝕濕法腐蝕干法刻蝕lithographyIntroduction濺射與離子束銑（xi）蝕：通過(guò)高能惰性氣體離子的物理轟擊作用刻蝕，各向異性性好，但選擇性較差等離子刻蝕(PlasmaEtching)：利用放電產(chǎn)生的游離基（游離態(tài)的原子、分子或原子團(tuán)）與材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成揮發(fā)物，實(shí)現(xiàn)刻蝕。選擇性好、對(duì)襯底損傷較小，但各向異性較差反應(yīng)離子刻蝕(ReactiveIonEtching，簡(jiǎn)稱為RIE)：通過(guò)活性離子對(duì)襯底的物理轟擊和化學(xué)反應(yīng)雙重作用刻蝕。具有濺射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)DRYETCHING干法刻蝕濺射與離子束銑（xi）蝕：通過(guò)高能惰性氣體離子的物理轟擊作用DRYETCHING干法刻蝕

干法刻蝕優(yōu)點(diǎn)：