芯片制備中的光刻技術(shù)

1、 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)芯片檢測(cè)芯片檢測(cè)單晶、外單晶、外延材料延材料掩膜版掩膜版芯片制芯片制造過(guò)程造過(guò)程封裝封裝測(cè)試測(cè)試 系統(tǒng)需求系統(tǒng)需求主要流程為薄膜制主要流程為薄膜制備、光刻和刻蝕備、光刻和刻蝕制造業(yè)制造業(yè)芯片制造過(guò)程芯片制造過(guò)程由氧化、淀積、離子注入或蒸發(fā)形成新由氧化、淀積、離子注入或蒸發(fā)形成新的薄膜或膜層的薄膜或膜層曝曝 光光刻刻 蝕蝕硅片硅片測(cè)試和封裝測(cè)試和封裝用掩膜版用掩膜版重復(fù)重復(fù)20-30次次集成電路芯片的顯微照片集成電路芯片的顯微照片圖形轉(zhuǎn)換：圖形轉(zhuǎn)換：將設(shè)計(jì)在掩膜版將設(shè)計(jì)在掩膜版(類(lèi)似于照類(lèi)似于照相底片相底片)上的圖形轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體單晶片上上的圖形轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體單晶片上摻雜：摻雜：根據(jù)設(shè)計(jì)的

2、需要，將各種雜質(zhì)摻根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，將各種雜質(zhì)摻雜在需要的位置上，形成晶體管、接觸等雜在需要的位置上，形成晶體管、接觸等制膜：制膜：制作各種材料的薄膜制作各種材料的薄膜電阻集成電路的制造工藝電阻集成電路的制造工藝?yán)霉鈱W(xué)光刻傳遞圖形所需步驟利用光學(xué)光刻傳遞圖形所需步驟波長(zhǎng)越短，可曝波長(zhǎng)越短，可曝光特征尺寸越小光特征尺寸越小光刻三要素：光刻三要素：光刻膠、掩膜版和光刻機(jī)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、光刻膠又叫光致抗蝕劑，它是由光敏化合物、基體樹(shù)脂和有機(jī)溶劑等混合而成的膠狀液體?；w樹(shù)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)致其光刻膠受

3、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。液中的溶解特性改變。 正膠：正膠：分辨率高，在超大規(guī)模集成電路工分辨率高，在超大規(guī)模集成電路工藝中，一般只采用正膠。藝中，一般只采用正膠。 負(fù)膠：負(fù)膠：分辨率差，適于加工線寬分辨率差，適于加工線寬3 m的線的線條。條。幾種常見(jiàn)的光刻方法幾種常見(jiàn)的光刻方法? 接觸式光刻：接觸式光刻：曝光時(shí)掩膜壓在涂覆光刻膠的圓曝光時(shí)掩膜壓在涂覆光刻膠的圓片上。分辨率較高，但是容易造成掩膜版和光片上。分辨率較高，但是容易造成掩膜版和光刻膠膜的損傷?？棠z膜的損傷。? 接近式曝光：接近式曝光：

4、在硅片和掩膜版之間有一個(gè)很小在硅片和掩膜版之間有一個(gè)很小的間隙的間隙(1025 m)，可以大大減小掩膜版的損，可以大大減小掩膜版的損傷。分辨率較低。傷。分辨率較低。? 投影式曝光：投影式曝光：利用透鏡或反射鏡將掩膜版上的利用透鏡或反射鏡將掩膜版上的圖形投影到襯底上的曝光方法，目前工業(yè)應(yīng)用圖形投影到襯底上的曝光方法，目前工業(yè)應(yīng)用最多。最多。間隙間隙圖形轉(zhuǎn)換：光刻圖形轉(zhuǎn)換：光刻 超細(xì)線條光刻技術(shù)超細(xì)線條光刻技術(shù)? 甚遠(yuǎn)紫外線甚遠(yuǎn)紫外線( (EUVEUV：131314nm14nm) ) ? X X射線射線（1 1 10KeV10KeV的光子。的光子。接近式。接近式。：）?電子束光刻（電子束光刻（直接

5、寫(xiě)。直接寫(xiě)。波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于光波波長(zhǎng)，理論上可波長(zhǎng)遠(yuǎn)小于光波波長(zhǎng)，理論上可得到尺寸很小的特征圖形。但掩膜版必須足夠后避免電子得到尺寸很小的特征圖形。但掩膜版必須足夠后避免電子穿透，工作效率低。穿透，工作效率低。） ?離子束光刻（離子束光刻（直接寫(xiě)或投影。直接寫(xiě)或投影。穿透深度很小，掩膜版的穿透深度很小，掩膜版的透明部分必須是空白。分辨率高、焦深長(zhǎng)、衍射效應(yīng)小、透明部分必須是空白。分辨率高、焦深長(zhǎng)、衍射效應(yīng)小、損傷小和產(chǎn)量高、成本等。損傷小和產(chǎn)量高、成本等。）圖形轉(zhuǎn)換：刻蝕技術(shù)圖形轉(zhuǎn)換：刻蝕技術(shù)濕法刻蝕：濕法刻蝕：利用液態(tài)化學(xué)試劑或溶液通利用液態(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。過(guò)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行

6、刻蝕的方法。干法刻蝕：干法刻蝕：主要指利用低壓放電產(chǎn)生的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等離子體中的離子或游離基( (處于激發(fā)態(tài)的分子、處于激發(fā)態(tài)的分子、原子及各種原子基團(tuán)等原子及各種原子基團(tuán)等) )與材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或與材料發(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。通過(guò)轟擊等物理作用而達(dá)到刻蝕的目的。圖形轉(zhuǎn)換：刻蝕技術(shù)圖形轉(zhuǎn)換：刻蝕技術(shù)濕法腐蝕：濕法腐蝕：?濕法化學(xué)刻蝕在半導(dǎo)體工藝中有著廣泛濕法化學(xué)刻蝕在半導(dǎo)體工藝中有著廣泛應(yīng)用：磨片、拋光、清洗、腐蝕應(yīng)用：磨片、拋光、清洗、腐蝕?優(yōu)點(diǎn)是選擇性好、重復(fù)性好、生產(chǎn)效率優(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

7、高、設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低?缺點(diǎn)是鉆蝕嚴(yán)重、對(duì)圖形的控制性較差缺點(diǎn)是鉆蝕嚴(yán)重、對(duì)圖形的控制性較差干法刻蝕干法刻蝕濺射與離子束銑蝕：濺射與離子束銑蝕：通過(guò)高能惰性氣體離子的物通過(guò)高能惰性氣體離子的物理轟擊作用刻蝕，各向異性性好，但選擇性較差理轟擊作用刻蝕，各向異性性好，但選擇性較差等離子刻蝕等離子刻蝕(Plasma Etching)：利用放電產(chǎn)生的利用放電產(chǎn)生的游離基與材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成揮發(fā)物，實(shí)現(xiàn)刻游離基與材料發(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)離子刻蝕反應(yīng)離子刻蝕(Reactive Ion Etching，簡(jiǎn)稱(chēng)為，簡(jiǎn)稱(chēng)為RIE)：通過(guò)活性離子對(duì)襯底的物理轟擊和化通過(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學(xué)反應(yīng)雙重作