第13章光刻气相成膜到软烘
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1、第13章光刻：气相成膜到软烘第第13章光刻：气相成膜到软烘章光刻：气相成膜到软烘第13章光刻：气相成膜到软烘2022-6-1集成电路工艺2目标 解释光刻的基本概念，包括工艺概述、关键尺寸划分、光谱、分辨率、工艺容宽等。 负性和正性光刻的区别 描述光刻的8个基本步骤 如何在光刻前处理硅片表面 描述光刻胶并讨论其物理特性 如何使用光刻胶 软烘的目的第13章光刻：气相成膜到软烘2022-6-1集成电路工艺3提纲 1.基本概念 2.光刻工艺 3.气相成底膜处理 4.旋涂胶 5.软烘 6.光刻胶质量测量第13章光刻：气相成膜到软烘2022-6-1集成电路工艺41.基本概念 光刻光刻使用光敏光刻胶材料和可
2、控制的曝光在硅片表面形成三维图形。 光刻图形转移的任一复制过程。 光刻成本占加工成本的三分之一。 光刻胶（photoresist） 掩膜版（photomask）第13章光刻：气相成膜到软烘2022-6-1集成电路工艺5关键尺寸 关键尺寸所需达到的最小尺寸，最难控制的尺寸。 常用来描述工艺技术的节点或称为某一代。 减少关键尺寸可在单个硅片上布局更多芯片，可降低制造成本，提高利润。第13章光刻：气相成膜到软烘2022-6-1集成电路工艺6光谱 能量满足激活光刻胶并将图形从投影掩膜版中转移。 常用紫外光（UV） 深紫外光(DUV)波长300nm以下第13章光刻：气相成膜到软烘2022-6-1集成电路
3、工艺7重要UV波长UV波长(nm)波长名UV发射源436 G线汞灯405H线汞灯365I线汞灯248深紫外(DUV)汞灯或氟化氪(KrF)准分子激光193深紫外(DUV)氟化氩(ArF)准分子激光157真空紫外(VUV)氟(F2)准分子激光第13章光刻：气相成膜到软烘2022-6-1集成电路工艺8分辨率 分辨率是将硅片上两个邻近的特征图形区分开来的能力。 在过去，硅片制造业关键尺寸每年约减小11。 器件特征尺寸的缩小使其通过等比例缩小、电路密度增加和芯片尺寸减小而改善芯片性能。第13章光刻：气相成膜到软烘2022-6-1集成电路工艺9套准精度 光刻要求硅片表面上存在的图案与掩膜版上的图形准确对
4、准，这种特性指标就是套准精度。 当图形形成要多次用到掩膜版时，任何套准误差（套准容差）都会影响到硅片表面上不同图案间总的布局容宽度。第13章光刻：气相成膜到软烘2022-6-1集成电路工艺10工艺宽容度 在光刻工艺中有许多是可变量。如设备设定、材料种类、人为操作、机器对准、材料随时间的稳定性。 工艺宽容度表示光刻始终如一地处理符合特定要求产品的能力。目标是获得最大的工艺宽容度，以提高工艺生成好器件的能力。第13章光刻：气相成膜到软烘2022-6-1集成电路工艺112.光刻工艺 光刻包括：负性光刻正性光刻晶圆晶圆非聚合光刻胶聚合光刻胶(a)(b)第13章光刻：气相成膜到软烘2022-6-1集成电
5、路工艺12负性光刻 负性光刻的基本特征是当曝光后，光刻胶会因交联而变得不可溶解，并会硬化。一旦硬化，关联的光刻胶就不能在溶剂中被洗掉。 负性光刻胶得到了与掩膜版上图案相反的图形。掩膜版反光刻胶层晶圆聚合的光刻胶部分聚合的光刻胶未聚合的光刻胶第13章光刻：气相成膜到软烘2022-6-1集成电路工艺13正性光刻 正性光刻工艺中，复制到硅片表面上的图形与掩膜版上的一样。 被紫外光曝光后的区域经历了一种光化学反应，在显影液中软化并可溶解在其中。第13章光刻：气相成膜到软烘2022-6-1集成电路工艺14光刻的光刻的8个步骤个步骤 气相成底膜(Vaper prime) 旋转涂胶(Spin coat) 软
6、烘(Soft bake) 对准和曝光对准和曝光(Alignment and exposure) 曝光后烘培(Post-exposure bake, PEB) 显影(Develop) 坚膜烘培(Hard bake) 显影检查(Develop inspect)第13章光刻：气相成膜到软烘2022-6-1集成电路工艺15气相成底膜(Vaper prime) 清洗、脱水和硅片表面成底膜处理 目的：增强硅片和光刻胶的粘附性。 硅片清洗包括湿法清洗和去离子水冲洗以去除沾污物。 脱水、干烘在一个封闭腔内完成，以除去吸附在硅片表面的大部分水汽。 然后立即用六甲基二硅胺烷(hexa-methyl-disilaz
7、ane,简称HMDS）进行成膜处理，起到粘附促进剂的作用。第13章光刻：气相成膜到软烘2022-6-1集成电路工艺16旋转涂胶(Spin coat) 旋转涂胶的方法在硅片上涂液相光刻胶材料。 硅片被固定在一个真空载片台上，一定数量的液体光刻胶滴在硅片上，然后硅片旋涂得到一层均匀的光刻胶涂层。 不同的光刻胶有不同的旋涂条件。第13章光刻：气相成膜到软烘2022-6-1集成电路工艺17软烘(Soft bake) 软烘的目的是去除光刻胶中的溶剂。 软烘提高了粘附性，提升了光刻胶的均匀性，在刻蚀中得到了更好的线宽控制。 典型的软烘条件是在热板上90到100烘30秒。第13章光刻：气相成膜到软烘2022
8、-6-1集成电路工艺18对准和曝光对准和曝光(Alignment and exposure) 掩膜版与涂胶后硅片上的正确位置对准。一旦对准，将掩膜版和硅片曝光，把掩膜版图形转移到涂胶的硅片上。 对准和曝光的重要质量指标是线宽分辨率、套准精度、颗粒和缺陷。第13章光刻：气相成膜到软烘2022-6-1集成电路工艺19曝光后烘培(Post-exposure bake, PEB) 对于深紫外(DUV)光刻胶必须进行曝光后烘培。 在100到110的热板上进行。第13章光刻：气相成膜到软烘2022-6-1集成电路工艺20显影(Develop) 光刻胶上的可溶解区域被化学显影剂溶解，将可见的岛或者窗口图形留
