文档介绍：第二章微细加工中的光刻原理与工艺
光刻是一种以光复印图形和材料腐蚀相结合的表面精密加工技术。前者是使图形复印到基片表面的光刻胶上,后者是把图形刻蚀到基片表面的各层材料(如Si02、Si3N4、多晶硅、铝等)上。光刻胶上图形的复印是通过曝光和显影完成的。限制图形重复性及分辨率的主要因素,是图形加工过程中所涉及到的物理和化学问题。
第一节光刻工艺过程
在集成电路生产中,要经过多次光刻。虽然各次光刻的目的要求和工艺条件有所不同,但其工艺过程是基本相同的。光刻工艺一般都要经过涂胶、前烘、曝光、显影、坚膜、刻蚀和去胶7个步骤。
光刻工艺过程示意图
图3-1
涂胶
涂胶就是在SiO2或其他薄膜表面涂一层粘附良好、厚度适当、厚薄均匀的光刻胶膜。涂胶前的基片表面必须清洁干燥。生产中最好在氧化或蒸发后立即涂胶,此时基片表面清洁干燥,光刻胶的粘附性较好。涂胶的厚度要适当。
胶膜太薄-----针孔多,抗蚀能力差;
胶膜太厚-----则分辨率低。
在一般情况下,可分辨线宽约为膜厚的5~8倍。
前烘
前烘就是在一定温度下,使胶膜里的溶剂缓慢挥发出来,使胶膜干燥,并增加其粘附性和耐磨性。前烘的时间和温度随胶的种类及膜厚的不同而有所差别,一般由实验确定。
曝光
曝光就是对涂有光刻胶的基片进行选择性的光化学反应,使曝光部分的光刻胶在显影液中的溶解性改变,经显影后在光刻胶膜上得到和掩模相对应的图形。
显影
显影是把曝光后的基片放在适当的溶剂里,将应去除的光刻胶膜溶除干净,以获得刻蚀时所需要的光刻胶膜的保护图形。显影液的选择原则是:
对需要去除的那部分胶膜溶解得快,溶解度大
对需要保留的那部分胶膜溶解度极小
同时,要求显影液内所含有害的杂质少,毒性小。
显影时间随胶膜的种类、膜厚、显影液种类、显影温度和操作方法不同而异,一般由实验确定。
坚膜
坚膜是在一定温度下对显影后的基片进行烘焙,除去显影时胶膜所吸收的显影液和残留的水分,改善胶膜与基片的粘附性,增强胶膜的抗蚀能力。
刻蚀
刻蚀就是用适当的刻蚀剂,对未被胶膜覆盖的SiO2或其他薄膜进行刻蚀,以获得完整、清晰、准确的光刻图形,达到选择性扩散或金属布线的目的。光刻工艺对刻蚀剂的要求是:
只对需要除去的物质进行刻蚀,而对胶膜不刻蚀或刻蚀量很小。要求刻蚀图形的边缘整齐、清晰,刻蚀液毒性小,使用方便
去胶
去胶就是在SiO2或其他薄膜上的图形刻蚀出来后,把覆盖在基片上的胶膜去除干净。