微电子工艺——光刻技术.ppt

第 5 章光学光刻
光刻
曝光
刻蚀
光源
曝光方式
光刻概述
评价光刻工艺可用三项主要的标准:分辨率、对准精度和生产效率。
定义:
光刻:是利用类似于洗印照片的原理通过曝光和选择性化学腐蚀等工序将掩膜版上的集成电路图形印制到硅片上的精密表面加工技术。
目的:
在二氧化硅、氮化硅、多晶硅和金属等薄膜表面的光刻胶上形成与掩膜版完全对应的几何图形。这样光刻胶就可以用作刻蚀下面薄膜时的掩蔽膜或用作离子掺杂注入的掩蔽膜。
工序:
1. 利用旋转涂敷法在硅片表面上涂一层光刻胶;
2. 利用光通过掩膜版对光刻胶选进行择性曝光;
。
三要素:
掩膜版、光刻胶和光刻机。
涂光刻胶(正)
选择曝光
光刻工艺流程
显影(第 1 次图形转移)
刻蚀(第 2 次图形转移)
光刻胶的涂敷和显影
1、脱水烘烤
目的是去除硅片表面吸附的水分。也可利用前面的氧化或扩散工艺来实现。
2、增粘处理
在烘烤后的硅片表面涂一层六***二硅亚***(HMDS),目的是增加硅片表面与光刻胶的粘附性。可采用蒸汽涂布法,也可采用旋涂法。
3、涂胶
一般采用旋涂法。涂胶的关键是控制胶膜的厚度与膜厚的均匀性。胶膜的厚度决定于光刻胶的粘度和旋转速度。
例:转速 5000 r/min,时间 30 sec,膜厚 m 。
4、前烘(软烘)
目的是去除光刻胶中的大部分溶剂和稳定胶的感光特性。
5、曝光
6、显影
将曝光后的硅片放到显影液中。对于负胶,显影液将溶解掉未曝光区的胶膜;对于正胶,显影液将溶解曝光区的胶膜。几乎所有的正胶都使用碱性显影液,如 KOH 水溶液。
显影过程中光刻胶膜会发生膨胀。正胶的膨胀可以忽略,而负胶的膨胀则可能使图形尺寸发生变化。
显影过程对温度非常敏感。显影过程可影响光刻胶的对比度,从而影响光刻胶的剖面形状。
9、去胶
8、刻蚀
7、后烘(硬烘、坚膜)
目的是使胶膜硬化,提高其在后续工序中的耐腐蚀性。
基本工艺
Step 1: 涂光刻胶(Coat)
Step 1A 表面清洗和脱水烘烤
清洁、干燥的硅片表面能与光刻胶保持良好的粘附并有利于获得平坦均匀的光刻胶涂层。
清洗方法:刷片/化学清洗
烘烤方法:在150~200℃真空或干燥氮气中。
Step 1B 增黏处理
原因:绝大多数光刻胶所含的高分子聚合物是疏水的,而氧化物表面的羟基是亲水的,两者表面粘附性不好。
典型的增黏剂:HMDS(六***二硅亚***)
亲水的带羟基的硅烷醇→疏水的硅氧烷结构,既易与衬底圆片表面粘合,另一面又易与光刻胶粘合。
涂覆方法:蒸气涂布法和旋转涂布法。
基本工艺
Step 1: 涂光刻胶(Coat)
Step1C涂胶
胶厚和胶厚的均匀性是光刻工艺中的关键参数。
胶越厚,分辨率就越低。
胶的厚度与转速的关系
Step
作用:去除胶中的大部分溶剂,提高胶的粘附性,并使胶的曝光特性稳定。
典型的前烘温度是90~100℃,10~30min.
涂胶设备
静态光刻胶分配( Static Photoresist Dispense)