文档介绍：第一章绪论
光掩膜简介
光掩膜版(Pho t om as k) 又称光罩,是在含有金属薄膜的玻璃基板(Bl an k s) 上形成复杂几何图形(G eo m e try ) 的图形转移母板即俗称的 M a sk 。在半导体的曝光制程中, 利用光掩膜版以及曝光的手段就能够在硅基板上形成电路图形。
集成电路设计公司工艺完成产品版图的开发后,将原始设计数据交付专业的晶片代工厂进行器件制造。由于考虑到生产效率和制造工艺中需要加入的一系列复杂的校正和补偿处理,通常来说在量产阶段,一般工厂直接不会采用此设计数据直接用于曝光工艺。光掩膜板的制造基于原始设计图形,加入光学临近效应补偿,通过计算机辅助系统处理,使用激光或电子束曝光的手法将经过修正后的设计图形移植到透光性能良好的石英基板,经过后续蚀刻和检验修补工艺的这类石英基板就叫做光掩膜板。
图光掩膜样品
这一部分是从版图到 w afer制造中间流程衔接的关键部分, 是流程中造价最
高的一部分, 也是限制最小线宽的瓶颈之一。光掩膜除了应用于芯片制造外, 还广泛的应用与像 L C D ,P C B 等方面。常见的光掩膜的种类有四种,铬版(chrom e)、干版, 凸版、液体凸版。主要分两个组成部分,基板和不透光材料。基板通常是高纯度,低反射率,低热膨胀系数的石英玻璃。铬版的不透光层是通过溅射的方
法镀在玻璃下方厚约 0 .lum 的铬层。铬的硬度比玻璃略小, 虽不易受损但有可能被玻璃所伤害。应用于芯片制造的光掩膜为高敏感度的铬版。干版涂附的乳胶, 硬度小且易吸附灰尘,不过干版还有包膜和超微颗粒干版,其中后者可以应用于芯片制造。
光掩膜的作用
光掩膜板同时包含了设计者的版图信息和必要的晶片代工厂工艺修正信息, 工厂通过光刻工艺将这些掩膜板的图形投影到硅片上, 进行大规模重复性量产, 这个过程就与现代印刷工业类似,光掩膜板相当于印刷母板。由于在制作过程中存在一定的设备或工艺局限,光掩膜的上图形并不可能与设计图象完全一致,这就是说在后续的硅片制造过程中,掩膜板上的制造缺陷和误差也会伴随着光刻工艺被引入到芯片制造进程。所以光掩膜板的品质将直接影响到芯片的良率和稳定性。光掩膜有掩膜原版(reticl e m ask , 也有称为中间掩膜,reti cle作为单位译为光栅), 用步进机重复将比例缩小到 m ast er m ask 上, 应用到实际曝光中的为工作掩膜(w orkin g m ask) , 工作掩膜由m aster m ask 复制过来。将电路版图通过光刻成像到晶片上,经过复杂的工艺流程,而后由晶片封装厂封装测试后,即为市面上所见的集成电路芯片( IC) 。图光掩膜在 IC 中的作用。
芯片制造过程
︸︸︸︸
图光掩膜在 IC 中的作用
2 光掩膜的结构
目前光掩膜版的基板材料,较常被使用的有石英玻璃和苏打玻璃(S o d a一l而 e) 玻璃两种。苏打玻璃较多被应用在 S T N 一L C D 口 IN 一L C D 、 F E D 、E L 等产品的生产上,而用于 T F T 一L C D 的光掩膜版, 由于热膨胀率小,所以尺寸精度要求较高, 并且因为需要有 90 % 以上的良好透光率, 因此采用了能实现高精细程度 Ge o m etry 的石英玻璃。而利用铬元素作为遮光材料的理由是, 铬不但可以镀出均一的厚度, 并且在蚀刻制程中还能加工出精细的线路, 实现更高分辨率的目标,而且光掩膜版上的铬是一种无毒害无污染的元素,符合 Ro hs 安全管控标准, 所以目前就用来光掩膜版的遮光材料这一方面, 可以说目前还没有比金属铬更合适的材料。
光掩膜一般选用透光性比较好的石英玻璃做衬底,并用金属铬覆盖整个衬底面积作为遮光层,这个铬层会通过制图形成硅片电路的基层图形( 例如孔、线条等) ,与石英玻璃相对应在掩膜板上形成透光区和非透光区域。铬的厚度通常小于 100 0 人并且是溅射沉积的。铬上还会有一层氧化铬作为抗反射层,厚度通常为 20 0人, 用于吸收光刻过程中在晶片表面产生的额外光刻能量的增益。常见的光掩膜分为普通二进制仍 IN A R Y M A S K) 光掩膜和相位移(PS M ) 光掩膜, 随着芯片设计上关键尺寸线宽的减小, 自0 .18 uln 技术接点开始,连接栅氧化层的重要掩膜己经切入 P S M 工艺。对于 P S M 光掩膜来说, 与 B IN A R Y 入4A S K 的重要差异来自于还有一层具有 6 % 穿透率的M os i界于 Cr 和石英基板之间, 图所示。
‘‘- 曰裂孙- ‘‘ 氧化铬
一一淦属铬娜坎梦素素
石石英玻璃璃
氧化铬
... ~ . 盆鉴~ ~ ~~~ .一一一一一粉