光刻技術(shù)

集成電路制造中利用光學(xué)- 化學(xué)反應(yīng)原理和化學(xué)、物理刻蝕方法，將電路圖形傳遞到單晶表面或介質(zhì)層上，形成有效圖形窗口或功能圖形的工藝技術(shù)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，光刻技術(shù)傳遞圖形的尺寸限度縮小了2~3個數(shù)量級(從毫米級到亞微米級)，已從常規(guī)光學(xué)技術(shù)發(fā)展到應(yīng)用電子束、 X射線、微離子束、激光等新技術(shù);使用波長已從4000埃擴(kuò)展到 0.1埃數(shù)量級范圍。光刻技術(shù)成為一種精密的微細(xì)加工技術(shù)。

是在一片平整的硅片上構(gòu)建半導(dǎo)體MOS管和電路的基礎(chǔ)，這其中包含有很多步驟與流程。首先要在硅片上涂上一層耐腐蝕的光刻膠，隨后讓強(qiáng)光通過一塊刻有電路圖案的鏤空掩模板(MASK)照射在硅片上。被照射到的部分(如源區(qū)和漏區(qū))光刻膠會發(fā)生變質(zhì)，而構(gòu)筑柵區(qū)的地方不會被照射到，所以光刻膠會仍舊粘連在上面。接下來就是用腐蝕性液體清洗硅片，變質(zhì)的光刻膠被除去，露出下面的硅片，而柵區(qū)在光刻膠的保護(hù)下不會受到影響。隨后就是粒子沉積、掩膜、刻線等操作，直到zui后形成成品晶片(WAFER)。

兩種工藝

常規(guī)是采用波長為2000~4500埃的紫外光作為圖像信息載體，以光致抗蝕劑為中間(圖像記錄)媒介實(shí)現(xiàn)圖形的變換、轉(zhuǎn)移和處理，zui終把圖像信息傳遞到晶片(主要指硅片)或介質(zhì)層上的一種工藝。在廣義上，它包括光復(fù)印和刻蝕工藝兩個主要方面。

1.光復(fù)印工藝:經(jīng)曝光系統(tǒng)將預(yù)制在掩模版上的器件或電路圖形按所要求的位置，傳遞到預(yù)涂在晶片表面或介質(zhì)層上的光致抗蝕劑薄層上。

2.刻蝕工藝:利用化學(xué)或物理方法，將抗蝕劑薄層未掩蔽的晶片表面或介質(zhì)層除去，從而在晶片表面或介質(zhì)層上獲得與抗蝕劑薄層圖形完全一致的圖形。集成電路各功能層是立體重疊的，因而光刻工藝總是多次反復(fù)進(jìn)行。例如，大規(guī)模集成電路要經(jīng)過約10次光刻才能完成各層圖形的全部傳遞。在狹義上，光刻工藝僅指光復(fù)印工藝。

曝光方式

直接分步重復(fù)曝光系統(tǒng) (DSW) 超大規(guī)模集成電路需要有高分辨率、高套刻精度和大直徑晶片加工。直接分步重復(fù)曝光系統(tǒng)是為適應(yīng)這些相互制約的要求而發(fā)展起來的光學(xué)曝光系統(tǒng)。主要技術(shù)特點(diǎn)是:①采用像面分割原理，以覆蓋zui大芯片面積的單次曝光區(qū)作為zui小成像單元，從而為獲得高分辨率的光學(xué)系統(tǒng)創(chuàng)造條件。②采用精密的定位控制技術(shù)和自動對準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行重復(fù)曝光，以組合方式實(shí)現(xiàn)大面積圖像傳遞，從而滿足晶片直徑不斷增大的實(shí)際要求。③縮短圖像傳遞鏈，減少工藝上造成的缺陷和誤差，可獲得很高的成品率。④采用精密自動調(diào)焦技術(shù)，避免高溫工藝引起的晶片變形對成像質(zhì)量的影響。⑤采用原版自動選擇機(jī)構(gòu)(版庫)，不但有利于成品率的提高，而且成為能靈活生產(chǎn)多電路組合的常規(guī)曝光系統(tǒng)。這種系統(tǒng)屬于精密復(fù)雜的光、機(jī)、電綜合系統(tǒng)。它在光學(xué)系統(tǒng)上分為兩類。一類是全折射式成像系統(tǒng)，多采用1/5~1/10的縮小倍率,技術(shù)較成熟;一類是1:1倍的折射-反射系統(tǒng)，光路簡單，對使用條件要求較低。

光抗蝕劑

光致抗蝕劑，簡稱光刻膠或抗蝕劑，指光照后能改變抗蝕能力的高分子化合物。光蝕劑分為兩大類。①正性光致抗蝕劑:受光照部分發(fā)生降解反應(yīng)而能為顯影液所溶解。留下的非曝光部分的圖形與掩模版一致。正性抗蝕劑具有分辨率高、對駐波效應(yīng)不敏感、曝光容限大、針孔密度低和無毒性等優(yōu)點(diǎn)，適合于高集成度器件的生產(chǎn)。②負(fù)性光致抗蝕劑:受光照部分產(chǎn)生交鏈反應(yīng)而成為不溶物，非曝光部分被顯影液溶解，獲得的圖形與掩模版圖形互補(bǔ)。負(fù)性抗蝕劑的附著力強(qiáng)、靈敏度高、顯影條件要求不嚴(yán)，適于低集成度的器件的生產(chǎn)。

半導(dǎo)體器件和集成電路對光刻曝光技術(shù)提出了越來越高的要求，在單位面積上要求完善傳遞圖像的信息量已接近常規(guī)光學(xué)的極限。光刻曝光的常用波長是3650~4358 埃，預(yù)計(jì)實(shí)用分辨率約為1微米。幾何光學(xué)的原理，允許將波長向下延伸至約2000埃的遠(yuǎn)紫外波長，此時可達(dá)到的實(shí)用分辨率約為0.5~0.7微米。微米級圖形的光復(fù)印技術(shù)除要求先進(jìn)的曝光系統(tǒng)外,對抗蝕劑的特性、成膜技術(shù)、顯影技術(shù)、超凈環(huán)境控制技術(shù)、刻蝕技術(shù)、硅片平整度、變形控制技術(shù)等也有極高的要求。因此，工藝過程的自動化和數(shù)學(xué)模型化是兩個重要的研究方向。

基本步驟

1.氣相成底模2.旋轉(zhuǎn)烘膠3.軟烘4.對準(zhǔn)和曝光5.曝光后烘焙(PEB)6.顯影7.堅(jiān)膜烘焙8.顯影檢查

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