光刻工藝和刻蝕工藝PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1光刻工藝和刻蝕工藝光刻工藝和刻蝕工藝第1頁/共82頁第2頁/共82頁第3頁/共82頁光刻膠第4頁/共82頁負(fù)性光刻膠依曝光時(shí)抗蝕劑結(jié)構(gòu)變化的方式，又有兩種典型類型。一種是利用抗蝕劑分子本身的感光性官能團(tuán)，如雙健等進(jìn)行交鏈反應(yīng)形成三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)另一種是利用交鏈劑(又稱架橋劑)進(jìn)行交聯(lián)形成三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。聚烴類雙疊氮系光致抗?fàn)T劑就是屬于這一類第5頁/共82頁聚乙烯醇肉桂酸酯利用抗蝕劑分子本身的感光性官能團(tuán)發(fā)生的光聚合反應(yīng)如式：第6頁/共82頁遇光照射時(shí)發(fā)生分解反應(yīng)，放出氮?dú)?，變成氮游離基，然后再與樹脂上的雙健發(fā)生反應(yīng)，而成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不溶性物質(zhì)交鏈劑雙疊氮化合物第7頁/共82頁鄰疊氮萘醌類

2、化合物 在紫外光照射下發(fā)生分解反應(yīng)，放出氮?dú)猓瑫r(shí)分子的結(jié)構(gòu)經(jīng)過重排形成五元環(huán)烯酮化合物，遇水經(jīng)水解生成茚基羧酸衍生物 第8頁/共82頁第9頁/共82頁第10頁/共82頁第11頁/共82頁第12頁/共82頁248nm（KrF）,這些問題已解決，這種源已用于0.25m和0.18m的商品生產(chǎn)ArF極有可能成為0.13m和0.1m技術(shù)的光源0.1m以后的景象還不明朗第13頁/共82頁DNQ靈敏度100mJcm-2化學(xué)增強(qiáng)膠靈敏度-20-40mJcm-2第14頁/共82頁晶片上形成抗蝕膜圖形是供形成晶片表面圖形之用的，形成方法有二：其一是直接掃描法，就是按照圖形設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)直接在晶片的抗蝕膜上掃描曝光圖形

3、其二是復(fù)印法，就是將掩摸圖形復(fù)印到晶片上的抗蝕膜上。首先制作掩模圖形，然后通過涂抗蝕劑、預(yù)烘、曝光、顯影等步驟完成復(fù)印任務(wù)曝光技術(shù)直接影響到微細(xì)圖形加工的精度與質(zhì)量圖形的形成第15頁/共82頁a,接觸式b,接近式c,投影式第16頁/共82頁第17頁/共82頁電子束曝光方法主要有掃描式和投影式（分為攝像管式和透射電子成像式二種）兩種第18頁/共82頁第19頁/共82頁光刻過程涂膠，前烘，曝光，顯影，堅(jiān)膜，腐蝕和去膠等七個(gè)步驟。光刻工藝過程示意圖第20頁/共82頁第21頁/共82頁第22頁/共82頁242426422()SiOHFSiFH OSiFHFHSiF氟化銨在SiO2 腐蝕液中起緩沖劑的作

4、用。這種加有氟化銨的氫氟酸溶液，習(xí)慣上稱為HF 緩沖液。常用的配方為：HF:NH4F:H2O = 3ml:6g:10ml第23頁/共82頁第24頁/共82頁第25頁/共82頁目前常用的腐蝕液有磷酸及高錳酸鉀腐蝕液342432262()3AlH POAl H POH磷酸與鋁的反應(yīng)式高錳酸鉀腐蝕液的配方為：42:6 :10 :90KMnONaOH H Oggml高錳酸鉀與鋁的反應(yīng)式422NaOHKMnOAlKAlOMnO第26頁/共82頁等離子體刻蝕常用的工作氣體是四氟化碳CF4 CF3* + CF2* + CF* + F*F*與硅、SiO2或Si3N4 作用時(shí)，則反應(yīng)生成可揮發(fā)的SiF4 等氣體

5、鋁是活潑金屬，和氯很容易起化學(xué)反應(yīng)，可用氯等離子體腐蝕第27頁/共82頁第28頁/共82頁第29頁/共82頁第30頁/共82頁第31頁/共82頁第32頁/共82頁第33頁/共82頁研磨制作工藝流程第34頁/共82頁第35頁/共82頁第36頁/共82頁第37頁/共82頁第38頁/共82頁第39頁/共82頁制鉻版的工藝一是在玻璃板上真空蒸鉻，獲得鉻膜；二是光刻鉻膜，得出版圖，其過程和光刻硅片上的氧化層相同，只是腐蝕對象不是二氧化硅，而是金屬鉻。第40頁/共82頁彩色版：一種透明或半透明的掩膜彩色版：氧化鐵版、硅版、氧化鉻版、氧化亞銅版氧化鐵板：既解決了乳膠板的不耐用問題，又解決了鉻板的不透明和針孔

6、多的問題，而且氧化鐵板在光學(xué)特牲、致密度等多方面都優(yōu)于鉻板。第41頁/共82頁第42頁/共82頁第43頁/共82頁第44頁/共82頁第45頁/共82頁第46頁/共82頁第47頁/共82頁第48頁/共82頁第49頁/共82頁226262SiOHFH SiFH O第50頁/共82頁3262226SiHNOHFH SiFHNOH OH第51頁/共82頁第52頁/共82頁材料腐蝕劑注釋SiO2HF(水中含49)，純HF對硅有選擇性，對硅腐蝕速率很慢，腐蝕速率依賴于膜的密度，摻雜等因素NHF4:HF(6:1),緩沖HF或BOE是純HF腐蝕速率的1/20，腐蝕速率依賴于膜的密度，摻雜等因素，不像純HF那樣

7、使膠剝離Si3N4HF(49%)腐蝕速率主要依賴于薄膜密度，膜中O,H的含量HPO:HO(沸點(diǎn)：130-150)對二氧化硅有選擇性，需要氧化物掩膜。AlH3PO4:H2O:HNO3:CH3COOH(16:2:1:1)對硅，氧化硅和光刻膠有選擇性多晶硅HNO3:H2O:HF(CH3COOH)(50:20:1)腐蝕速率依賴于腐蝕劑的組成單晶硅HNO3:H2O:HF(CH3COOH)(50:20:1)腐蝕速率依賴于腐蝕劑的組成KOH:HO:IPA(23wt%KOH,13wt%IPA)對于晶向有選擇性，相應(yīng)腐蝕速率（100）：（111）100：1TiNH4OH:H2O2:H2O(1:1:5)TiNNH

8、4OH:H2O2:H2O(1:1:5)對TiSi2有選擇性TiSi2NH4F：HF(6:1)對TiSi2有選擇性光刻膠H2SO4:H2O2(125)適用于不含金屬的硅片有機(jī)剝離液適用于含金屬的硅片第53頁/共82頁原因：1，在等離子體中會產(chǎn)生極具活性的化學(xué)物質(zhì)，更有效的參與刻蝕2，等離子體刻蝕能夠提供良好的各向異性刻蝕第54頁/共82頁第55頁/共82頁第56頁/共82頁第57頁/共82頁44FSiSiF第58頁/共82頁第59頁/共82頁第60頁/共82頁第61頁/共82頁n濺射刻蝕和離子銑第62頁/共82頁第63頁/共82頁第64頁/共82頁第65頁/共82頁第66頁/共82頁第67頁/共

9、82頁第68頁/共82頁氣壓能量選擇性各向異性濺射刻蝕和離子銑高密度等離子體刻蝕，離子體刻蝕反應(yīng)離子刻蝕等離子體刻蝕濕法化學(xué)腐蝕物理過程化學(xué)過程第69頁/共82頁第70頁/共82頁材料刻蝕劑簡要介紹多晶硅SF6,CF4各向同性或接近各向同性（有嚴(yán)重鉆蝕）；對SiO2很少或沒有選擇性CF4/H2,CHF3非常各向異性，對SiO2沒有選擇性CF4/O2各向同性或接近各向同性，對SiO2有選擇性HBr,Cl2,Cl2/HBr/O2非常各向異性，對SiO2選擇性很高單晶硅與多晶硅的刻蝕劑相同SiO2SF6,NF3,CF4/O2,CF4接近各向同性（有嚴(yán)重鉆蝕）；增大離子能量或降低氣壓能夠改進(jìn)各向同性程度；對硅很少或沒有選擇性CF4/H2,CHF3/O2,C2F6,C3F8非常各向同性；對硅有選擇性CHF3/C4F8,CO各向同性；對Si3N4有選擇性Si3N4CF/4O2各向同性，對SiO2有選擇性, 但對硅沒有選擇性CF4/H2非常各向異性，對硅有選擇性，但對SiO2沒有選擇性CHF3/O2,CH2F2非常各向異性，對硅和SiO2都有選擇性， AlCl2接近各向同性（有嚴(yán)重鉆蝕）Cl2/CHCl3, Cl2/N2非常各向異性，經(jīng)常加入BCl3以置換O2WCF4,SF6高刻蝕速率，對SiO2沒有選擇性Cl2對SiO2有選擇性TiCl2,Cl2/CHCl3,CF4TiNCl2,